任 远 罗丁利

(西安电子工程研究所 西安 710100)

0 引言

GPS 是美国在1973 年开始研制的卫星导航与定位系统，具有高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活等特点。GPS 信号在传输过程中采用直接序列扩频调制方式，接收机在时间信息提取和导航电文解调之前，需要实现载波和C/A 码的二维同步［1］。载波同步和C/A 码同步一般分为捕获(粗同步)和跟踪(精确同步)两个阶段，且GPS 卫星信号的跟踪需要以信号捕获为前提。在信号跟踪之前，接收机内部复制的载波和C/A 码信号必须与接收信号吻合到一定程度，估算出接收信号的载波多普勒频移和码相位，然后根据这些信号参数估计值初始化跟踪环路，以帮助接收通道展开对信号的跟踪。

传统GPS 信号捕获方法［1］对接收的卫星信号在多普勒频移域和码相位域进行二维线性扫描式搜索，其优点在于只需要少数几个数字相关器，并且这些相关器随后也可以用于信号跟踪过程，简化了硬件设计，其缺点是运算量大，捕获时间较长。基于载波(或多普勒频移)域的FFT 并行捕获算法［2］将二维搜索变为码相位域上的一维搜索，该算法对多普勒频移的估算精度取决于离散傅里叶变换的数据长度和数据的采样频率，使用短时间数据进行运算时多。普勒频移分辨率不高，导致信号捕获灵敏度性能变差，而使用长时间数据进行运算时在提高多普勒频移分辨率的同时也使FFT 点数增多，运算量增大。基于码相位域的FFT 并行捕获算法［3］将信号搜索变为多普勒频移域上的一维搜索，大幅度提高了捕获速度。……