适用于GPS软件接收机的频域圆周相关捕获算法.pdf

中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林 适用于 GPS 软件接收机的频域圆周相关捕获算法 沈佳星 杨英杰 侯丽 郭世杰 （东北电力大学 信息工程学院 吉林 吉林 132012） 摘要：本文讨论了 GPS 软件接收机的频域圆周相关捕获算法，并利用 MATLAB 对算法进行仿真实 现，成功解算出 C/A 码的初始码相位与载波多普勒偏移。通过与传统时域串行有哪些信誉好的足球投注网站捕获算法的比较，证明了频域圆周相关 算法可以实现信号的快速捕获，是一种适合 GPS 软件接收机工程实现的捕获算法。 关键词：GPS；软件接收机；频域圆周相关；快速捕获 1．引言 随着软件无线电技术的发展以及 DSP 和 FPGA 芯片运算速度的提高，使得传统的基于硬件的 GPS 接收 机的软件化实现成为可能。GPS 软件接收机信号捕获的目的是测量出C/A 码的初始相位和载波多普勒频移， 为其后的信号跟踪提供初始化条件。在现有的捕获算法中，Vannee 等人提出的基于快速傅立叶变换(FFT) 的算法最易实现且捕获速度快[1]，这种方法是通过计算输入信号和本地参考信号的相关性确定 C/A 码起始 点，但由于实际测量所涉及的采样点较多，计算量很大，因此会降低运算速度。本文在与传统的时域串行 有哪些信誉好的足球投注网站捕获算法[2] 比较的基础之上，详细介绍了一种可以实现信号快速捕获，适合GPS 软件接收机工程实现 的频域圆周相关算法[3] 。 2．传统时域串行有哪些信誉好的足球投注网站算法 图 1 为时域串行有哪些信誉好的足球投注网站捕获算法的结构示意图： 图 1 时域串行有哪些信誉好的足球投注网站算法结构示意图 该算法的过程是利用本地产生的 C/A 码序列cL (t) 和载波信号分别和接收到的 GPS 信 号相乘，载波由相位差为π/ 2 的相互正交的 I、Q 两支路组成，同时在特定的周期内对两路相乘结果分别 进行累加积分后求其平方和，得到接收信号和本地信号的相关结果[4][5] （1） 其中， S 为接收信号功率， ，R (τ) 是接收到的 C/A 码序列cR (t) 与本地产 生 C/A 码序列c (t) 的相关函数，d 是调制数据，T 是求和时长，NF T / T 是功率谱密度为N 的白噪声 L i S S 通过系统之后对相关结果的影响。 从上式（1）可以看出通过不断调整本地信号直到和接收到的信号中的C/A 码相位τ 和载波频率差?f 接近于 0 的时候，将会出现一个相关峰值，所以该算法中通常设置一个信号捕获门限，当得到的相关值超 过该捕获门限时，即认为信号捕获完成。 3．频域圆周相关算法 3.1 频域圆周相关算法的数学模型： - 2130 - 中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林 长度为N 的信号x (n) 通过 DFT 在频域表示为： N ?1 ?j 2πkn /N X (k ) ∑x (n )e （2 ） n 0 两个信号x (n) 和x (n) 相关的时域和频域表示分别为（2 ）和（3）：