微弱GPS信号的数据位翻转预估算法
全球定位系统( Global Positioning System,CPS)卫星信号包括载波、伪码和数据码三个信号层次。CPS接收机接收到卫星信号后,要将经过载波解调后的中频信号与接收机内部产生的C/A码进行相关运算,利用C/A码的正交性解调中频信号,使信号频宽变回到只含数据码的基带,这个过程就称为捕获。捕获是CPS接收机进行导航和定位的关键步骤。在实际应用环境中,卫星信号到达地面时其功率为- 130 dBm左右,此时信噪比( Signal-to-Noise Ratio.SNR)为- 20 dB左右,然而在森林遮挡、室内等弱信号环境下,普通的GPS接收机很难捕获到信号,无法实现定位功能。为此,研制具有弱信号捕获能力的高灵敏度GPS软件接收机越来越有必要。
通用的GPS弱信号的捕获方法是通过延长相干积分时间来提高信噪比增益,但是受50 b/s导航数据的影响,相干积分时间一般不能超过20 ms,且要尽量避免导航数据位翻转造成的误捕获。
微弱全球定位系统( GPS)卫星信号的捕获需要较长的积分时间,但受导航数据位翻转的影响,一般采用10 ms的相干积分。为进一步提高捕获灵敏度,提出了一种数据位翻转预估算法,该算法通过对多组信号积分结果的对比估算出翻转位的位置,舍弃存在位翻转的5 ms数据从而消除其影响,并对其余数据进行15 ms的分块相干积分。同时,为降低分块相干积分中非相干积分的平方损耗,采用差分相干积分对其进行改进,并在运算过程中采用“先累加后相关”的方式,在进一步提高捕获灵敏度的同时降低运算复杂度。仿真结果表明,该算法能高效地捕获到信噪比低至-50 dB的信号,可有效地提高CPS接收机的捕获灵敏度和捕获效率。
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