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GNSS P码直捕算法研究与实现

吴华兵  
【摘要】:本文研究的主要目的是:解决GNSS中长周期测距码(P码)不借助导航信号中短周期测距码(C码)的引导,实现P码的快速直接捕获的问题。P码直捕是高性能、特种GNSS接收机提供导航、定位和授时服务中必不可少的一部分,它为接收机的信号跟踪单元提供P码相位和载波频率的粗略估计,以对信号进行跟踪,对精密导航信息进行解调,从而提高GNSS系统在导航战环境下的对抗能力。 本文首先在直扩系统的基础上介绍了PN码捕获的基本原理,分析了量化位数对捕获模块的影响以及码时延和载波多普勒频移对相关峰值的影响;接着介绍了两种PSK信号的P码直捕算法,即基于长点数FFT的P码直捕算法和基于长阶数匹配滤波器的P码直捕算法,这两种算法基本可以满足系统提出的指标要求。在此基础上,为了进一步缩短P码的直捕时间和P码接收机的首次定位时间,满足高动态用户的需求,采用了基于匹配滤波器组与FFT的P码直捕算法;然后借鉴时分复用的思想,采用另外一种在捕获时间和硬件资源、系统功耗之间的折衷方案。论文中推导了这几种算法的数学模型,并给出了算法的实现方案和仿真结果。 对于新一代卫星导航信号(BOC信号)的P码直捕问题,首先介绍了3种常用的BOC信号捕获算法,在此基础上,分析了基于双边带FFT的BOC信号P码直捕算法,并给出了算法的系统框图和仿真结果。


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