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补偿码多普勒和本地钟偏的弱信号捕获
章林锋,李洪,崔晓伟,陆明泉
清华大学电子工程系,北京
摘要:弱信号捕获是全球导航卫星系统领域的研究难点之一。已有的弱信号捕获方法,仅考虑了码多普勒的影响而
忽视了本地钟偏的影响,且在码多普勒补偿过程中需要频繁更新本地码表,导致运算量过大。为解决上述问题,在分析了码
多普勒和本地钟偏对弱信号捕获性能影响的基础上,提出一种同时补偿码多普勒和本地钟偏的弱信号捕获新方法。改进方
法在降采样环节补偿码多普勒,无须频繁更新本地码表;在非相干累加环节补偿本地钟偏,提高了捕获性能。测试结果表
明,与已有方法相比,改进方法不仅显著降低了运算量,还可实现更高的捕获灵敏度。
关键词:弱信号;捕获;码多普勒;本地钟偏
中图分类号:. 文献标识码:
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偿方法是根据搜索的多普勒频点调整本地码生成速率,这样
引言每搜索一个新的频点都要更新本地码表,执行效率较低。另
随着系统在各领域的应用越来越广泛,新的更具外,随着预检测积分时间的增长,本地钟偏带来的衰减越来
挑战性的使用环境,如室内、森林和城市等,对接收机越明显,成为限制捕获灵敏度进一步提高的瓶颈,也需要对
的捕获灵敏度提出了更高的要求⋯。为提高捕获灵敏其进行补偿。
度,必须延长预检测积分时间,但这样带来两个问题:一是码为此,本文在分析码多普勒和本地钟偏对弱信号捕获性
多普勒引起的码相位漂移造成相关峰的衰减、移位和展能影响的基础上,针对其带来的码相位漂移,提出一种综合
宽,影响捕获性能,需要对其进行补偿;二是本地钟偏会引补偿码多普勒和本地钟偏的新方法。该方法通过调整降采
入部分频率偏移,干扰对码多普勒的补偿。目前已有的研样率补偿码多普勒,避免了频繁更新本地码表,减小了接收
究成果主要针对第一个问题,即码多普勒的补偿“,补机捕获工作量;采用移位非相干累加方法补偿本地钟偏,减
轻了本地钟偏对捕获性能的影响,进一步提高了捕获性能。
基金项目:国家自然科学基金
最后,本文在硬件模拟源上采集信号,对所提方法的性能进
收稿日期:——修回日期:——
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行了评估,测得在相干积分、次非相干累加的条件号的相对码相位在不断漂移,下一节将分析这种漂移给捕获
下,可捕获到一的码信号。性能带来的影响。
捕获算法信号模型码多普勒对弱信号捕获性能的影响
图给出了捕获算法的信号流图,为输出的码多普勒由卫星与接收机在其连线方向上的相对运动
中频采样信号,表达式为: 造成,计算公式为:
. —叩一】×竹/ ,
× ×
.
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式中为采样点序号; 为采样间隔;为信号幅度;为式中为标称码速率。
导航电文;为传输延时;为测距码; 为标称中频频在预检测积分时间内,由码多普勒引起的接收码与本地
码的相对相位漂移为:
率.。为由卫星与用户相对运动带来的载波多普勒,.:为
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本地钟偏带来的频率偏移; .编,为码相位漂移速率, . × ,.×
为标称的