+ 刘天雄



卫星导航系统接收机原理与设计
——之五（下）

+ 刘天雄

4.5.1.2搜索空间

信号捕获（截获）的实质是一个在伪码域（不同的卫星）、伪码相位域（与信号传播时延有关）和载波频移域（与多普勒频移有关）上的一个三维空间搜索过程。GPS、Galileo和北斗卫星导航系统均采用CDMA码分多址（Code Division Multiple Access）信号技术，星座中所有导航卫星信号多路复用在同一个载波频率上，而每颗卫星对应一个唯一的伪随机噪声码（先验信息），即伪随机噪声码与导航卫星一一对应，并作为空间在轨卫星的唯一识别号SV number（Space Vehicle Number）。伪码确定后，则退化为一个在伪码相位和载波频移域上的二维空间搜索过程。

由于导航卫星在空间围绕其轨道作高速圆周运动，卫星与接收机之间存在相当大的相对运动而导致卫星播发的导航信号产生多普勒频移，为覆盖卫星高速运动所长生的预期中的所有多普勒频移，接收机一般需要需在±10kHz范围内搜索导航信号。捕获需要一定的时间，整个频率搜索带内可以分成若干个频率间隔，通常选定频率间隔为500Hz，这样在20kHz频段内就有41个不同的测试频率段。一般接收到的导航信号与本地复制伪码信号的相位也是不同的，如果接收机中的伪码相位步进是半个码片（chip），对于GPS L1 C/A码信号，整个短码相位的搜索需要2046次相关运算。以GPS系统为例，GPS接收机一般是同时进行伪码捕获与载波捕获的二维搜索，既要保证频率在搜索的误差范围（1kHz）之内，同时还要保证C/A码相位相差不到半个码片（Tc/2），这样才能保证搜索到卫星信号。……