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适用于GPS软件接收机的弱信号捕获方法摘要:为了解决全球定位系统(gps)软件接收机中弱信号捕获存在灵敏度和运算效率低的问题,提出了一种基于快速傅里叶变换(fft)改进的差分相干累积算法。通过对去载波后的中频信号进行块累加处理,解决了相干积分时间的限制;根据fft频移特性,采用多普勒圆周移位搜索替代频率补偿搜索,减少了fft运算量;同时采用了不同的下变频,降低了频域分量间的损耗;对相干积分结果进行了差分相干累积,相对于传统的非相干累积,提高了信噪比。实验结果表明,该算法在-39db的低信噪比环境下仍能捕获到所有微弱信号,具有较高的灵敏度和运算效率。关键词:全球定位系统;弱信号;捕获;快速傅里叶变换;差分相干累积;软件接收机weaksignalacquisitionmethodforgpssoftwarereceiverlishan,yiqingming*,chenqing,shimin(departmentofelectronicengineering,jinanuniversity,guangzhouguangdong510632,china)abstract:forhighsensitivityandoperationefficiencyinweaksignalacquisitionofglobalpositioningsystem(gps)softwarereceiver,adifferentialcoherentaccumulatedacquisitionalgorithmbasedonfastfouriertransform(fft)wasproposed.thelimitationofcoherentintegrationtimewasovercomebyblockaccumulationofdemodulatedgpsintermediatefrequencydata.basedonfftfrequencyshiftcharacteristics,adopplercircularfrequencysearchwasusedtoachievelowcomputationinsteadoffrequencycompensationsearch.thelossinfrequencywasresolvedbydifferentdownconversions.comparedtotheoriginalincoherentaccumulation,signaltonoiseratio(snr)wasimprovedbydifferentialcoherentaccumulationofcoherentresults.theweaksignalina-39dbpoorsnrenvironmentwassuccessfullyacquiredinexperiments.highsensitivityandoperationefficiencyoftheproposedalgorithmwereconfirmedbytheexperimentalresults.keywords:globalpositioningsystem(gps);weaksignal;acquisition;fastfouriertransform(fft);differentialcoherentaccumulation;softwarereceiver0引言近年来,全球定位系统(globalpositioningsystem,gps)软件接收机是卫星导航领域的一个非常重要的课题和发展方向[1]接收机不同,软件接收机对信号的捕获和跟踪都由软件完成,具有很好的灵活性和适应性,但其运算能力和硬件相比,还有一定的差距。而随着导航用户对于各种低信噪比环境(如市中心、立交桥、隧道、森林或室内)下接收机性能的需求越来越大,如何在保持运算效率的同时,能灵敏地捕获到微弱gps信号并定位,是软件接收机信号捕获技术的研究重点。其中,串行搜索算法[2][3]:串行搜索算法简单易实现,但其捕获时间较长;循环相关算法是一种基于快速傅里叶变换（fastfouriertransform,fft）的频域捕获算法,其捕获速度优于串行搜索算法,在弱信号捕获中主要靠延长累积时间来提高检测增益,但同时会带来fft的次数增多、相干积分时间受导航比特跳转的限制、非相干积分的捕获损耗等问题,尽管后来针对导航比特跳转的影响,提出了全比特法[4][5],但在捕获速度和灵敏度上的提高还需有效的解决。为此,本文提出一种基于fft改进的差分相干累积的微弱gps信号捕获算法。该算法通过优化相干积分累加和多普勒搜索的方式,提高了算法的运算效率,并采用差分相干累积的方法,相比传统的非相干积分,提高了信噪比。仿真实验和分析表明,该算法适用于gps软件接收机,具有较高的运算效率和灵敏度。