一种GPSL2C信号CL码的快速捕获方法

一种gps l2c信号cl码的快速捕获方法
技术领域
1.本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种gps l2c信号cl码的快速捕获方法。


背景技术：

2.20世纪90年代，为了满足居民用户在复杂环境下对于高精度导航定位的需求，美国启动了gps的现代化计划，该计划中的一个重要内容是在l2频点上增加了一个新的民用信号，即l2c信号。
3.与l1c/a码相比，l2c码采用了全新的信号结构，由调制导航电文的民用中等长度的cm码与作为导频码的民用长码cl码采用时分复用的方式构成，其中，导频码可以进行长时间的相关积分，且在跟踪阶段可以使用纯锁相环的方式进行跟踪，降低了跟踪的门限，由于伪码周期较长，l2c信号还有更强的抗干扰能力；除此之外，l2c信号的导航电文还采用了前向纠错编码等若干技术，因而进一步降低了载波跟踪门限和数据解调门限，更适合在复杂环境下的应用。
4.l2c信号包含cm码和cl码，因此对l2c信号的捕获通常就是捕获cm码或cl码，其中cm码码长10230，码周期20ms，相对容易实现捕获，但cm调制了导航电文，无法实现长时间的相干积分，对后续的跟踪处理会有一定的影响，cl码为导频码不含导航电文，但是其码长是cm码的75倍，码长767250，码周期1.5s，这使得对cl码的捕获较为困难。
5.当前常用的cl码捕获方法大致可以分为两类，第一类是直接捕获方法，使用折叠算法等方法对伪码进行处理，然后直接捕获cl码，捕获时间随着折叠次数的增加而减少，这类方法虽然减少了一定程度的数据运算量，但是仍然需要很长的时间才能实现捕获，且折叠次数过高的话容易还会导致捕获失败；第二类方法是利用伪码间的相位关系实现cl码的捕获，该方法首先实现短码cm码的捕获，然后利用cm码和cl码的相位关系，进而实现cl码的捕获，捕获速度相对于直接捕获cl码较快，但是cm码的捕获也需要一定的时间，尤其是在高采样率的情况下，整体的捕获时间较长。
6.因此需要设计一种gps l2c信号cl码的快速捕获方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种gps l2c信号cl码的快速捕获方法，具有兼顾捕获灵敏度和捕获速度，能够实现cl码的快速捕获的特点。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种gps l2c信号cl码的快速捕获方法，包括以下步骤：s1：对接收到的信号进行采样和载波剥离；s2：生成本地cm码，将本地cm码进行折叠，与接收到的信号做相关，以获得cm码的粗捕获相位；s3：在获得cm码的粗捕获相位后，将折叠的伪码展开依次做线性相关，去除模糊度，以获得精准码相位；
s4：利用cm码和cl码的相位关系，由cm码辅助获得cl码的码相位，以实现cl码的捕获。
9.本发明中进一步的，所述步骤s1中，具体过程如下：s11：对接收到的l2c信号进行采样，采样后的数据量为n，信号分别进入同相和正交支路进行载波剥离；s12：将长度为n的信号分成s段，每段信号的数据长度为k，其中，，令经过采样和载波剥离后的信号为，。
10.本发明中进一步的，所述步骤s2中，具体过程如下：s21：生成本地cm码，本地cm码与0时分复用生成归零本地码，对归零本地码采样，得到n个采样点，同样划分成s段，每段子码长度为k，将s段码片对应的位置进行算数相加得到长为k的新子码c；s22：对接收的信号进行fft运算，对本地子码c进行fft运算，并对结果取共轭；s23：对经过傅里叶变换的长为k的子码c和接收信号的对应位置相乘，进行逆傅里叶变换，即可得到所有相位的相关值，找出最大相关峰所在位置，即为粗捕获所得相位p，并判断是否超过捕获门限，若没有超过门限，则调整载波频率再次进行捕获，直到相关峰超过预设门限。
11.本发明中进一步的，所述步骤s3中，具体过程如下：s31：将折叠后的子码c重新展开，由粗捕获得到的码相位为起点，依次截取长度为k的伪码，得到s段新的本地归零码；s32：用新的本地归零码分别与接收信号做线性相关，可以得到s个相关值，其中，最大值即为码相位所在段数k；s33：在获得粗捕获所得码相位以及所在的段数后，通过计算(k-1)*k p，即可得到cm码的精细码相位捕获结束，cm码的精细码相位。
12.本发明中进一步的，所述步骤s4中，具体过程如下：s41：一个cl码周期包含75个cm码周期，将cl码按照cm码的周期分成75段，保存cl码的相对位置；s42：由cm的码相位得到75个cl码的初始相位，再用75段归零cl码分别与接收信号做相关，得到最大相关值，即为cl码的码相位所在段数,即cl码相位为：，为采样后的数据长度。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过伪码折叠、粗捕获、精捕获以及相位关系等过程，逐步缩小载波和伪
码的搜索范围，使得不需要很大的计算资源就可以实现cl码的快速捕获，兼顾捕获灵敏度和捕获速度。
14.2、本发明粗捕获的过程中使用折叠技术，利用伪码之间良好的相关性能，通过将伪码折叠并线性相加，减少每次相关所需要的计算量和存储空间，使得捕获速度有大幅度提升，且cm码不需要过多的折叠次数就可以实现快速捕获，这也保证相关峰不会淹没在噪声中而导致捕获失败。
15.3、本发明在cm码的精捕获以及通过码相位实现cl码的捕获过程中，通过将伪码重新分段和做线性相关及检测相关阈值，以获得精确的伪码相位，这个过程所需要的运算量和存储空间非常小，并且所需要的计算复杂度也很小，因此可以进一步提升捕获速度，最终实现cl码的快速捕获。
附图说明
16.图1为本发明gps l2c信号cl码的快速捕获方法的流程图；图2为本发明伪码折叠方式的示意图；图3为本发明cm码去除模糊度捕获示意图；图4为本发明cm码和cl码之间相位关系示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种gps l2c信号cl码的快速捕获方法，包括以下步骤：s1：对接收到的信号进行采样和载波剥离；s2：生成本地cm码，将本地cm码进行折叠，与接收到的信号做相关，以获得cm码的粗捕获相位；s3：在获得cm码的粗捕获相位后，将折叠的伪码展开依次做线性相关，去除模糊度，以获得精准码相位；s4：利用cm码和cl码的相位关系，由cm码辅助获得cl码的码相位，以实现cl码的捕获。
19.具体的，步骤s1中，具体过程如下：s11：对接收到的l2c信号进行采样，采样后的数据量为n，信号分别进入同相和正交支路进行载波剥离；s12：将长度为n的信号分成s段，每段信号的数据长度为k，其中，，令经过采样和载波剥离后的信号为，。
20.具体的，步骤s2中，具体过程如下：s21：生成本地cm码，本地cm码与0时分复用生成归零本地码，对归零本地码采样，得到n个采样点，同样划分成s段，每段子码长度为k，将s段码片对应的位置进行算数相加得到长为k的新子码c，该段子码c包含原来长为的伪码的所有信息，接收信号的长度同样为k；如说明书附图2所示，将一周期的cm码分成s段，记为、、
…
，对应位置进行线性相加，折叠本地码c可表示为，其长度为；s22：对接收的信号进行fft运算，得到，对本地子码c进行fft运算，并对结果取共轭，得到；s23：对经过傅里叶变换的长为k的子码c和接收信号的对应位置相乘，进行逆傅里叶变换，即可得到所有相位的相关值，相位值，找出最大相关峰所在位置，即为粗捕获所得相位p，并判断是否超过捕获门限，若没有超过门限，则调整载波频率再次进行捕获，直到相关峰超过预设门限。
21.具体的，步骤s3中，具体过程如下：s31：如说明书附图3所示，将折叠后的子码c重新展开，由粗捕获得到的码相位为起点，依次截取长度为k的伪码，得到s段新的本地归零码；s32：用新的本地归零码分别与接收信号做线性相关，可以得到s个相关值，其中，最大值即为码相位所在段数k；s33：在获得粗捕获所得码相位以及所在的段数后，通过计算(k-1)*k p，即可得到cm码的精细码相位捕获结束，cm码的精细码相位。
22.具体的，步骤s4中，具体过程如下：s41：如说明书附图4所示，一个cl码周期包含75个cm码周期，将cl码按照cm码的周期分成75段，保存cl码的相对位置；s42：由cm的码相位得到75个cl码的初始相位，再用75段归零cl码分别与接收信号做相关，得到最大相关值，即为cl码的码相位所在段数,即cl码相位为：，为采样后的数据长度。
23.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。