专利名称：一种捕获北斗d1卫星导航系统弱信号的方法
技术领域：
本发明涉及北斗卫星导航系统中Dl电文弱信号捕获的方法，特别是一种捕获北斗Dl卫星导航系统弱信号的方法。
背景技术：
扩频通信技术在现代通信系统中得到了广泛的使用，特别是在卫星导航领域。中国自主研发的北斗卫星导航系统(以下简称北斗)，其信号体制和美国的GPS系统、欧盟的伽利略系统类似。对于北斗系统，在高信噪比的场合(如室外开阔环境)，可以比较容易的捕获成功卫星信号，得到码相位和载波频率等信息。但是在弱信号的场合，如室内、城市浓密树荫下的街道等环境，此时卫星信号载噪比往往会低于30dB-Hz甚至20dB-Hz以下，此时需要获取足够大的积分增益，以检测到卫星信号。传统的获取更高积分增益的方法，一般是通过增加相干积分时间、增加非相干积分次数及差分相干积分等方法。对于上述提到的三种方 法可进行如下表述相干积分的最高峰值可以表示如下Pcc = maxi 乞,)(/, j)-
球 Λ ^ =1非相干积分Pycc = maxjYj yW (K j) 21
—j) [ =1J差分相干积分方法
-广PJtt =maJ\tiyin-l}(i,.DYyw(U) l·
J.) =ι其中，N为循环伪随机码的周期数，i为随机码码相位，j为GPS信号的码相位，y为一个随机码周期的相关运算。北斗Dl电文的结构如图2所示，北斗BI频点I路信号格式与传统GPSLl频点信号格式的最核心区别为北斗Dl电文调制中有NH 二次编码(图3所示)，其中，NH编码的码速率为ΙΚΗζ，周期为20ms。传统GPS接收机中所使用的许多高灵敏捕获算法，如差分相干积分、半比特交替法等等，由于NH 二次编码的影响，在北斗Dl电文的捕获中无法使用。在北斗Dl电文处理过程中，上述三种方法的特点I)对相干积分由于受晶振稳定度、卫星信号频率与接收机复现频率失配等方面影响，相干积分时间不易太长，最为主要的是，在北斗Dl电文中，由于NH 二次编码的存在，信号当前毫秒与下一毫秒信号上调制的NH 二次编码码元可能会发生反转，这种特点使得传统的加长相干积分时间的做法失效；2)非相干积分方法在求和前先取每Ims相关结果的绝对值，这可以减轻由于数据位变化引起的问题，但是，随着信噪比的降低，会导致过分的平方损失。这种方法也不合适使用弱信号环境中。3)差分相干积分方法把两个相邻的相关结果乘起来，从公式3中可以看到，与非相干积分相比，这种方法可以在减少平方损失的情况下减轻位跳变问题。在上述参考文献中已经证明，这种方法在GPS信号存在频率偏移和衰落环境中要好于非相干积分。但是以上2)、3)两种方法都是为了避免数据位跳变在积分期间引起的信噪比损失，虽然取得了一定的效果，但是还是比相干积分信噪比小。

发明内容
本发明针对北斗Dl电文的结构特点，提出了一种能够剥离NH 二次编码，以获取较高积分增益，从而捕获北斗Dl卫星导航系统弱信号的方法。为达到以上目的，本发明时采取如下技术方案予以实现的。一种捕获北斗Dl卫星导航系统弱信号的方法，包括下述步骤a.利用信噪比估计模块在接收机接收到的信号的信噪比；b.利用所估计到的信噪比设定信号的检测门限值，判定信号是否为强信号，如果信号为强信号，则转入强信号处理流程；如果判定为弱信号，转入下一步弱信号处理流程；c.指定多普勒频率为O的频段作为初始捕获频段；对弱信号进行CA码相位、多普勒频率2维的联合捕获处理；d.采取Ims的相干积分模式，并收集连续20个相干积分结果；e.选取第I种NH 二次编码序列，与该20个相干积分结果逐个相乘；f.进行若干次非相干积分，并存储积分结果；g.重复执行步骤d-f，直到全部20种NH 二次编码假设情况遍历完毕；h.选取所存储20种假设下的积分结果中的最大值，并通过一个比较器与设定的信号检测门限值比较判断，得出定位所需要的卫星信号是否存在于接收信号中；i.当发现存在定位所需要的卫星信号，则通过北斗接收机继续正常接收卫星信号，得到导航电文，从而定位；如果在当前频段下没有发现所需要的卫星信号，则进行更换当前卫星的多普勒频段，直到所有可能的多普勒频段遍历完毕；j.更换卫星，重复步骤c i。进一步地，所述信号的检测门限值TAc;quisitim为
权利要求
1 一种捕获北斗Dl卫星导航系统弱信号的方法，其特征在于，包括下述步骤 a.利用信噪比估计模块在接收机接收到的信号的信噪比； b.利用所估计到的信噪比设定信号的检测门限值，判定信号是否为强信号，如果信号为强信号，则转入强信号处理流程；如果判定为弱信号，转入下一步弱信号处理流程； c.指定多普勒频率为O的频段作为初始捕获频段；对弱信号进行CA码相位、多普勒频率2维的联合捕获处理； d.采取Ims的相干积分模式，并收集连续20个相干积分结果； e.选取第I种NH二次编码序列，与该20个相干积分结果逐个相乘； f.进行若干次非相干积分，并存储积分结果； g.重复执行步骤d-f，直到全部20种NH二次编码假设情况遍历完毕； h.选取所存储20种假设下的积分结果中的最大值，并通过一个比较器与设定的信号检测门限值比较判断，得出定位所需要的卫星信号是否存在于接收信号中； i.当发现存在定位所需要的卫星信号，则通过北斗接收机继续正常接收卫星信号，得到导航电文，从而定位；如果在当前频段下没有发现所需要的卫星信号，则进行更换当前卫星的多普勒频段，直到所有可能的多普勒频段遍历完毕； j.更换卫星，重复步骤C i。
2.根据权利要求I所述的一种捕获北斗Dl卫星导航系统弱信号的方法，其特征在于，所述信号的检测门限值TAc;_itim表示为 其中，SNoise为噪声平均功率，Cncs为执行非相干积分的次数，Pd Low为指定的检测概率。
3.根据权利要求I所述的一种捕获北斗Dl卫星导航系统弱信号的方法，其特征在于，所述选取NH 二次编码的序列为，依次按顺序选取第I，2，3，……，20种NH次编码的码元序列，并在对应第η种序列基础上，其中η=1、2、3，......，20，对弱信号进行CA码相位、多普勒频率2维的联合捕获处理，按照下述步骤进行 O以多普勒频率为O的频段作为初始捕获频段； 2)采取Ims的相干积分模式，进行CA码相位捕获处理； 3)收集连续20个相干积分结果； 4)选取第I种NH二次编码序列，与收集到的20个相干积分结果逐个相乘； 5)进行若干次非相干积分，并存储积分结果； 6)重新执行步骤2)—步骤5)，步骤4)中NH二次编码序列依次选取第η种，其中，η=2, 3，4，……，20，直至全部20种NH 二次编码序列遍历完毕为止，并存储全部20种NH 二次编码序列下的积分结果； 7)选取所存储20种积分结果中的最大值，并通过一个比较器与设定的信号检测门限值TAMluisitim进行比较，得出定位所需要的卫星信号是否存在于接收信号中； 8)改变搜索的多普勒频段，执行步骤2)——步骤7)。
全文摘要
本发明公开了一种捕获北斗D1卫星导航系统弱信号的方法，包括a.估计信号信噪比；b.利用信噪比设定信号检测门限值，判定强弱；c.选取NH二次编码序列，进行CA码相位、多普勒频率2维捕获处理；d.采取1ms相干积分，收集20个积分结果；e.选取第1种NH二次编码序列，与20个积分结果逐个相乘；f.非相干积分，存储结果；g.重复步骤c-d，直到20种NH二次编码遍历完毕；h.选取20种积分最大值，与设定信号检测门限值比较，得出定位卫星信号是否在接收信号中；i.存在，则定位；未发现信号，则更换多普勒频段，直到所有多普勒频段遍历完毕；j.更换卫星，重复步骤c～i。本发明能够剥离NH二次编码，获取较高积分增益，从而捕获北斗D1卫星导航系统弱信号。
文档编号G01S19/24GK102928853SQ201210412200
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者薛文通, 史雅茹, 白阳, 吕明, 李宗雨 申请人:西安华迅微电子有限公司