北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告(附MATLAB程序).doc

(完整)北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告(附MATLAB程序)

(完整)北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告(附MATLAB程序)

PAGE4

(完整)北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告(附MATLAB程序)

北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告

原理

卫星导航信号的串行捕获算法如图1所示.

图1卫星导航信号的串行捕获算法

接收机始终在本地不停地产生对应某特定卫星的本地伪码，并且接收机知道产生的伪码的相位,这个伪码按一定速率抽样后与接收的GPS中频信号相乘，然后再与同样知晓频率的本地产生的载波相乘。GPS中频信号由接收机的射频前端将接收到的高频信号下边频得到.实际产生对应相位相互正交的两个本地载波，分别称为同相载波和正交载波,信号与本地载波相乘后的信号分别成为，产生同相I支路信号和正交的Q支路信号。

两支路信号分别经过一个码周期时间的积分后，平方相加。分成两路是因为C/A码调制和P码支路正交的支路上，假设是I支路。当然由于信号传输过程中引入了相位差，解调时的I支路不一定是调制时的I支路，Q支路也一样，二者不一定一一对应,因此为了确定是否检测到接收信号，需要同时对两支路信号进行研究。相关后的积分是为了获取所有相关数据长度的值的相加结果,平方则是为了获得信号的功率.最后将两个支路的功率相加，只有当本地伪码和本地载波的频率相位都与中频信号相同时，最后得到的功率才很大，否则结果近似为零.根据这个结论考虑到噪声的干扰，在实际设计时应该设定一个判定门限，当两路信号功率和大于设定的门限时则判定为捕获成功，转入跟踪过程，否则继续扫描其它的频率或相位.

MATLAB仿真过程及结果

仿真条件设置：抽样频率16MHz，中频5MHz，采样时间1ms，频率有哪些信誉好的足球投注网站步进1khz,相位有哪些信誉好的足球投注网站步进1chip，信号功率-200dBW，载噪比55dB

中频信号产生

卫星导航信号采用数字nco的方式产生,如图2所示。

载波nco控制字为:carrier_nco_word=round（f_carrier*2^N/fs）;

伪码nco控制字为:code_nco_word=round(f_code＊2^N/fs);

图2

其中载波rom存储的是正弦信号的2^12个采样点，伪码rom存储长度为2046的卫星伪码。这样伪码采用2psk的方式调制到射频，加性噪声很小是理想接收中频信号如图3所示。

图3理想中频信号

（2）噪声功率估计

实际接收机接收到的导航信号淹没在噪声中，本程序对接收到的信号进行了噪声估计并进行了放大。采用滑动平均估计法估计噪声功率，滑动平均估计法原理如图4所示。

图4噪声功率滑动平均估计法原理

迭代滤波器因子取0。8.功率估计结果是—191.48dBW。仿真中将接收中频信号放大到了signal_power_dB=-4.94dBW。这个功率与后面的判决门限有关系。

检测门限的确定

常见的检测方法有幅度检波、平方检波和平方律检波。幅度检波器的输出为

在H0假设下,z(k)服从瑞利分布，其概率密度函数为:

在H（1)假设下，z（k）服从莱斯分布，其概率密度函数为

式中，为零阶修正的贝塞尔函数。

平方律检波输出为:

在H0假设下，z（k）服从自由度为2M的伽马分布，其概率密度函数为

在H1假设下，z（k）服从自由度为2M的卡方分布,其概率密度函数为

当M=1时，平方检波累积器就变成平方律检波器，可以计算出当归一化门限为Vt时其虚警概率为：

其中

采用恒虚警率检测，设虚警率为pfa，本仿真取0。1，采用平方律检波，归一化判决门限为Vt=(—2*log2（pfa))^0.5，实际判决门限为VT=Vt＊signal_power

判决算法

常见判决算法有单次判决、M/N判决、（M/N+1）判决和Tong判决，采用单次判决，虚警率为pfa=0.1.归一化检测门限为Vt=2。5776，判决门限为VT=0.8248；

（5）仿真结果

有哪些信誉好的足球投注网站21个多普勒频点和40和相位点，仿真设置接收中频为4.991MHz，相位为2，结果如图5所示。

图中最大处的相关结果是144，其他非峰值最大的约为1。约21dB。部分相关值如下表：

可以看出绝大部分数值都在门限之下，但也存在若干个在门限之上的数值，这些点可能造成虚警.

附：仿真主程序

％%％%％%％%％%％%％％%%%%％%%％％%％%%%%％％％％％％％％％%%%%%%％％％％％％％％%%％％％%%%％％％％％％％%％％%％％％%%%′?DD2?????·¨·???

%％％％%%％％％％％%％％％%％%％％％%％％%％%%％%％％%%%%％%％%％％％%%%％