一种高动态环境下卫星扩频信号的快速捕获方法研究

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1、２０１４年８月宇航计测技术Ａｕｇ．，２０１４第３４卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ．３４，Ｎｏ．４文章编号：１０００－７２０２（２０１４）０４－００１８－０５中图分类号：ＴＮ９６２文献标识码：Ａ一种高动态环境下卫星扩频信号的快速捕获方法研究张现宇郭熙业王跃科唐银银（国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙４１００７０）摘要现代卫星导航及测控应用对接收机在高动态环境下实现测量通信提出了迫切需求。为了解决大多普勒频偏扩频信号的快速捕获问题，提出了一种在频域并行搜索码相

2、位及多普勒频偏的双频域快速捕获方法。采用双块补零算法将长的相关积分操作分割为多个短的相关积分操作，然后采用快速傅里叶变换进行圆周相关，大大节约了处理时间，利用频域圆周移位与时域载波剥离等价的原理，大幅提高了频率搜索效率。与时域相关算法和单频域计算方法相比，在捕获灵敏度不变的条件下，该方法将计算量减少９０％，显著提高了运算速度，适合高动态环境下扩频信号的快速捕获。该方案应用于星载接收机平台ＦＰＧＡ实现，测试结果表明该方案可以在０．１ｓ内完成±５００ｋＨｚ频偏下扩频信号捕获。关键词卫星扩频信号快速捕获动态快速傅氏变换法Researc

3、honQuicklyAcquisitionMethodAboutHighDynamicSatelliteNavigationSignalsＺＨＡＮＧＸｉａｎ-ｙｕＧＵＯＸｉ-ｙｅＷＡＮＧＹｕｅ-ｋｅＴＡＮＧＹｉｎ-ｙｉｎ（ＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７０）AbstractＩｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｇｌｏｂａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌ

4、ｉｔｅｓｙｓｔｅｍ（ＧＮＳＳ）ｒｅｃｅｉｖｅｒｍｕｓｔｂｅａｂｌｅｔｏｗｏｒｋｗｅｌｌａｔｌａｒｇｅｄｙｎａｍｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃａｐｔｕｒｅｒａｐｉｄｌｙｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓａｔｔｈｅｌａｒｇｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｖｉａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＢｉ-ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｐａｒａｌｌｅｌｓｅａｒｃｈｃｏｄｅｐｈａｓｅａｎｄＤｏｐｐｌｅｒｓｈｉｆｔ．Ｆｉｒｓｔ，ｌｏｎ

5、ｇｃｏｒｒｅｌａ-ｔｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｓｈｏｒｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅｂｌｏｃｋｚｅｒｏｓｐａｄ-ｄｉｎｇ（ＤＢＺＰ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｑｕｉｃｋｌｙｓｅａｒｃｈｉｎｇｃｏｄｅｐｈａｓｅｗｉｔｈｃｉｒｃｕｌａｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＦａｓｔＦｏｕ-ｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ（ＦＦＴ），ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔ

6、ｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｉｓｌａｒｇｅｌｙｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｃｉｒｃｕｌａｒｓｈｉｆｔａｎｄｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｃａｒｒｉ-ｅｒｐｅｅｌｉｎｇ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｎｄｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｌ-ｇｏｒｉｔｈｍｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｒｅｄｕｃｅ

7、ｓ９０％．ＩｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｒａｐｉｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆＧＰＳｓｉｇｎａｌｓｕｎｄｅｒｌａｒｇｅｄｅｖｉａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｃａｐｔｕｒｅＧＰＳｓｉｇｎａｌ±５００ｋＨｚｗｉｔｈｉｎ０．１ｓ．KeywordsＳａｔｅｌｌｉｔｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌＲａｐｉｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＤｙｎａｍｉｃＦＦＴ收稿日期：２０１４－０３－１７作者简介：张现宇（１９９０－），男，硕士研究生，主要研究方向：卫星导航和无线通信。第４期一种高动态环

8、境下卫星扩频信号的快速捕获方法研究·１９·1引言全球导航定位系统（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ，ＧＮＳＳ））的应用越来越广泛，美国、俄罗斯、中国、欧盟等都相继提出了自己的卫星导航计［１］划。随着卫星导航技术的广泛应用，特别是在高