GPS接收机捕获算法的研究
【摘要】信号捕获是全球定位系统（globalpositio
i
gsyetem，GPS）接收机的关键技术，本文对GPS中的串行、匹配滤波和并行伪码相位三种捕获算法进行了理论分析，同时针对捕获算法的捕获时间、捕获运算量、占用资源以及捕获结果进行了对比分析和仿真验证。仿真分析表明：三种捕获算法均能有效捕获GPS信号，它们各有优缺点但并行伪码相位捕获方案更适合大规模推广，使用价值高。
【关键词】全球定位系统（GPS）；捕获算法；串行捕获；匹配滤波；并行伪码相位
1前言
GPS接收机内的信号捕获可认为是一个二维（即伪随机码PRN载波频率和伪随机码相位）的搜索，为了估算某个卫星信号的载波频率和码相位这2个参数值。信号捕获主要方法是对伪随机码进行相关操作，这种相关操作有两种实现方式，第一种是串行搜索，即通过数字相关器对码相位和多普勒频移在时域内实现；第二种是并行搜索，即通过FFT数字信号处理技术在频域内间接来实最快加到几月现。常用的捕获方案有串行捕获方案、匹配滤波器方案、CA码循环相关方案。本文对以上三种捕获方案分别进行理论分析，同时对比了3种方案的捕获性能，得到了一些具有一定参考价值的结论。
2捕获的基本原理
捕获的首要目的是确定对接收机当前位置的可见卫星，进而计算可见卫星的频率和CA码相位信息。捕获的实质是进行二维搜索，码相位通常以12码片的增量进行搜索，每个码相位搜索增量对应一个码的分格；同理多普勒频移通常以500Hz的增量进行搜索，每个多普勒频移的增量对应一个多普勒频率分格。捕获系统通常以一定的搜索策略沿着一个方向对整个搜索空间进行搜索，当输入信号和本地复制信号同步时，捕获系统就能得到一个相关峰，如果相关峰超过信号捕获门限值，那么就能判断卫星信号存在，即可求得所捕获卫星的多普勒频移和码相位的初步估值。
3捕获方案
31串行捕获方案
串行捕获算法是最为通用的一种捕获算法。捕获算法基于本地生成的CA码及载波频率信号同卫星信号相乘，不同的CA码相对应不同的卫星编号，本地码序列有确定的码相位，对应码片1到1023码片，采样数据码相位同本地码序列相乘；本地载波发生器产生正交lQ两路载波信号，两路载波信号同以上信号再次进行乘积运算，再进行累计运算，然后对两路累计值进行平方和运算，最
f终获取1个码相位及1个载波频率分量情况下的相关值，这个相关值是最大的。
32匹配滤波器方案
匹配滤波器（又称为相关器）是指输出信噪比在某时刻达到最r