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FFT在GPS信号捕获中的应用 郭剑1刘圣忠2 1南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016 2南京航空航天大学信息科学与技术学院，江苏南京210016 用这种快速捕获方法，对真实采集的GPS信号进行捕获，验证了该方法的可行性。在硬件中采用这种 方法，可以利用较少的硬件资源来对GPS信号实现快速捕获。 关犍词：全球定位系统快速傅氏变换频域捕获采样平均 1引 言 对GPS卫星信号的快速捕获，是设计GPS接收机的关键所在。随着软件无线电技术的应用和大规模 可编程器件和高速数字信号处理器的出现，在硬件中编程实现具有自主知识产权的GPS接收机模块成为了 GPS研究的一个主要方向。这就需要在器件资源和运算速度上寻求一个最佳的平衡点。 时域捕获方法，在码相位和多普勒频移的二维空间上进行序贯有哪些信誉好的足球投注网站，其运算量大，速度慢。基于其循 环相关的性质，又出现了利用FFT算法变换到频域进行计算的捕获方法，减少了计算量。但是由于不能使 用基2FFr算法来实现，在实际捕获中其运算量依然巨大，且不利在硬件中实现这一算法。为了解决这一 Code Averaging 到快速运算的目的。 本文立足于以上基础，提出采样平均方法的具体实现步骤，并利用真实的GPS采集信号来验证所提出 2采样平均方法 传统的时域捕获方法，由于其运算量大，速度慢，在软件接收机中较少采用。软件接收机中多采用FFT 的快速算法，把相关累加和变换到了频域中进行，大大缩减了运算量。实现捕获只要利用两次FFr运算， 一次IFFr运算就可以完成。 开销也相当可观，成本昂贵。 现频域捕获，大大降低了计算量，并可在硬件中实现这一算法，降低了硬件开销，缩短了捕获时间。 提出了本文的采样平均方法，也就是，将输入的GPS采样信号下采样到1024点；同样，本地C／A码先上 出现两个相关峰值。 经射频前端采集来的数据，包含了可视卫星信号和噪声，卫星信号是淹没于噪声之中的。利用伪随机 码良好的自相关性和互相关性，可以从中分别检测出卫星信号。采样平均方法相比采样平均前要最大限度 地减少信噪比损失。 由于采样频率并非C／A码码率的整数倍，因此，当用采样频率对C／A码进行采样时，每个码片的采样 点数不尽相同。如果要下采样到1023点，自然地想到将每个码片内的采样点相加取平均值，这样不至于使 相加的数据跨越C／A码的码片——如果相加的数据点跨越了码片，而同时如果相邻码片不在一个游程内， 即跨越码片同时也跨越了符号位，那么相加的数据就损失了一定的信号能量。 片的采样点数，一个C／A码周期的所有采样点按序列组成一个数组，再按这个数组的序列将5714个点依 次按序列对应数目累加连续的数据取平均值，就完成了下采样至1023个数据。该方法如图l所示： 6点累加平均 5点累加平均 输入数据 …… ，，————^————、．，I————‘—_、 ●●●●●●_ c／A码采样 OOli08 图l下采样到1023点示意图 得到1个周期C／A码每个码片的采样点数，这是一个包含有1023个元素(每个元素不是数字6就是数字5) 的一维数组，我们用矩阵A来表示；(2)、列出每颗星C／A码的所有游程，并找出每颗星C／A码的最大游 程及其位置；(3)、对照矩阵A，得到每颗星C／A码最大游程处每个码片的采样点数。可以发现，在任何 一颗星C／A码的最大游程处，采样点数是6的码片数都不会小于5个；(4)、将最大游程处的采样点数是6 的前5个码片，改为采样点数是5。还剩下的5个数据点合成一个码片，这样，30个数据点由5个6点采 样变为6个5点采样，而其他的采样点数不变，于是多出一个码片，使码片总数正好为1024。 上述方法可以用图2来说明：假设图2的上图是某星C／A码最大游程处的各码片原采样点数示意图： 而下图则是利用上述方法重采样后的示意图。 通过图2的示例可以看出，在C／A码的最大游程处，经过上述改动，多出了一个采样码片。这样，我 们就在1023个码片重