GPS软件接收机中C /A码信号捕获的圆周相关算法

GPS软件接收机中C /A码信号捕获的圆周相关算法 关 止1, 2, 赵 凯1, 宋冬生1, 2 ( 1. 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 长春130012; 2. 中国科学院研究生院, 北京100049) 摘要: 采用圆周相关算法实现全球卫星定位系统( GPS) C /A 码信号的捕获. 该算法用快速傅 立叶变换将输入数据和本地产生的数据变换到频率域, 在频率域进行二者的圆周相关处理, 对相关结果反变换并找到其最大绝对值, 将该值与预先设定的门限值比较, 如果大于门限 值, 则信号捕获成功. 圆周相关算法可实现快速获取GPS C /A码信号, 且灵敏度较高.

关键词: C /A 码信号捕获; 快速傅立叶变换; 圆周卷积 中图分类号: TP301. 6 文献标识码: A 文章编号: 1671-5489( 2006) 02-0229-04 Circular Correlation Algorithm ofAcquiring C/A Code Signals in GPS Software Receiver GUAN Zh i1, 2, ZHAO K ai1, SONG Dong-sheng1, 2 ( 1. Northeast Institute of G eography and Agricultura l Eco logy, CAS, Changchun 130012, China; 2. Graduate School of the Chinese Acad em y of Sciences, B eij ing 100049, China ) Abstract The c ircu lar co rre lat ion algorithm can be used for acqu iring G loba l Position ing System (GPS) C /A code signals. In the a lgorithm, the input data and the local codew ere converted into the frequency doma in by means of Fast Fourier Transform ( FFT) on input data and loca l code, where their correlation processing can be carried ou.t A fter tak ing the inverse FFT, the max imum absolute value can be found. The value is compared with predeterm ined thresho ld. If the va lue is h igher than the threshold, the signals are acqu ired successfully. This corre lation a lgorithm opens a new w ay for acquisition of GPS C /A code signals rapidly and accurately. Key words: acquisition o fGPS C /A code signals; fast Fourier transform; circular convolution GPS软件接收机C /A码信号获取的目的是解扩输入信号得到载波频率, 使信号进入跟踪状态, 从 而得到卫星信息. 在现有的C /A 码捕获算法中, V annee等人[ 1] 提出的基于快速傅立叶变换( FFT)的算 法最易实现且运算速度快, 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. 延时相乘法是先去掉输入信号的载 波频率, 然后仅利用C /A 码即可找到其相位, 但此方法不适合弱信号的捕获. 非相干积分法主要针对 硬件接收机, 把较长数据段分割成短数据段然后加和处理, 但信噪比较低。 利用圆周相关法对C /A 码信号捕获, 把本地信号的搜索频率限定在+- 10 kH z的多普勒频移范围 内, 分别对输入信号和本地信号FFT 后, 在频率域中计算其相关函数, 然后变换到时域找到最大相关 值和门限值并进行比较以实现信号捕获. 改进的算法又将含有用信息较少的后半部分采样点去掉使FFT运算量减少一半, 能够很好地实现C /A 码信号的快速获取且灵敏度较高。