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1、2005年9月沈阳理工大学学报Vol.24No.3第24卷第3期TRANSACTIONSOFSHENYANGLIGONGUNIVERSITYSep.2005文章编号:1003-1251(2005)03-0056-05GPS信号中P码直接捕获技术的研究朴虎哲,冯永新,潘成胜(沈阳理工大学通信与网络工程中心,辽宁沈阳110168)摘要:GPS是典型直接序列扩频通信的应用,其采用的伪随机序列之一的P码,更加具有很强的抗干扰和保密性能,实现P码的直接捕获对GPS系统的军事用户及我国未来发展自己的卫星定
2、位系统具有重要意义.针对P码多普勒频移大、周期长的特点,本文探讨了缩短载频搜索范围的方法.在此基础上,对P码序列的搜索算法进行了深入研究,并且结合扩展复制重叠技术和均值法,提出了一种更适合P码搜索的算法.关键词:GPS;P码;捕获中图分类号:TN9711文献标识码:AGPS系统采用的是直接序列扩频通信体制,了各种捕获P码的算法,结合两种现有的算法提在两个L波段上,分别用伪随机噪声码P码和C/出了一种更为快捷的搜索算法.A码扩频调制了导航电文D码.L1的中心频率为157542MHz,L2的中心频率为12276MHz.
3、载波1信号检测方法的研究信号L1上调制有P码、C/A码和D码,而载波信号L2上只调制P码和D码.要减小P码的多普勒频移搜索范围,我们首14P码序列是一个长度为235710比特的长先要对载波的频率进行检测,使载波的频率搜索伪随机序列,其周期达到了266天9小时,每颗卫范围缩短.星使用序列的一个星期,故每个序列长度是6187目前,有多种信号侦察技术.其中,能量检测1210,直接捕获难度大.所以,在设计初并不是用技术、压缩接收机检测技术、周期谱检测技术、自于直接捕获,而是通过短周期(1ms)的C/A码进相关检测技术等都是经典的
4、信号检测技术,实现行粗捕获以后,通过获得导航电文的转换字起来相对简单和方便.但是,这些方法在低信噪比(HOW字段)提供的P码信息对P码进行捕获,再环境中检测性能差,因此并不适合在P码搜索中通过P码进行精确定位,而C/A码只是作为捕获应用.相比之下,现代谱估计技术有很多优越性,P码的手段存在.但是,由于C/A码周期短、速率其谱估计精度高,谱分辨率能力强,能在低信噪比低,很容易受干扰,特别是在战争环境下,是否能下提取多种信号频谱的特征信息,如载波的频率等.通过C/A码来捕获P码必然成为问题.因此,能现代谱估计从估计的方法上大致可以分为
5、参否直接捕获P码一直倍受人们的关注.由于P码12数模型法和非参数模型法.其中,参数模型法在低的周期长(周期为一周,码长为618710),速信噪比下的信号估计分辨率要优于非参数模型率高(1023Mb/s),多普勒频移大,对P码进行直法.接捕获提出了挑战.参数模型法又可分为AR,MA,ARMA,PRO为此,本文研究了捕获P码的方法,通过对NY模型法.GPS信号的估计缩短载波的搜索范围.并且,研究从谱估计的角度来看,MA模型等效于经典谱收稿日期:2004-09-27估计的自相关法,谱估计的分辨率比较低.因此,作者简介:朴虎哲(19
6、79),男,吉林延吉人,硕士研究生.单纯为了对一段有限长的数据进行谱估计是没有第3期朴虎哲等:GPS信号中P码直接捕获技术的研究!57!必要使用MA模型的,但是MA模型在系统分析算法XFAST(ExtendedReplicaFoldingAcquisition与识别中有自己的应用,比如在ARMA当中就是SearchTechnique),在2001年提出了序列块搜索不可缺少的部分.算法(sequentialblocksearchtechnique),为实现P现有的很多现代谱估计的方法,如:相关频谱(Y)码的快速捕
7、获提供了理论基础.估计法、最大墒谱算法、多量自相关自回归法等都DavidM.Lin和B.Y.Tsui对GPS软件接收机是以AR模型法为基础发展起来的,它们的谱估的码捕获方案进行了研究,特别是对FFT实现循计分辨率很好,谱的旁瓣也很少,但是在对象P码环相关(circularcorrelation)的多种方案进行了分这种长周期,低信噪比(-20dB,带内为-12dB)类和性能比较,例如:分段补零循环相关法;分段的信号进行谱估计时,它们的误差明显增大,分辨超位循环相关法等,其结论是:在信号较强且数据率也将下降.因而,也不适用于我们的要求
8、.量较少时,可采用非相干循环相关法(non-coher同理,PRONY方法在低信噪比下的谱估计能entcircularcorrelation),运算量小、检测概率高;在力也很差.弱信号和大数据量时采用分段补零的循环相关法ARMA模型法是自回归法(
