唐青松 王兆瑞

摘 要：对并行码相位捕获GPS衛星信号时多普勒频移的栅栏效应进行研究。为了减小栅栏效应的影响，提高多普勒频移的捕获精度，提出用广义延拓逼近法来提高多普勒频移的估计精度，并在不增加算法运算量的基础上，对此方法进行优化，进一步降低了噪声对捕获多普勒频移精度的影响，仿真结果验证了该方法的有效性。

关键词： 栅栏效应； 多普勒频移； 广义延拓逼近； GPS； 卫星信号； 捕获精度

中图分类号： TN911.7?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）07?0024?05

Doppler shift estimation method of GPS satellite signals

based on generalized extended approximation

TANG Qingsong1， 2， WANG Zhaorui2

（1. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100012， China；

2. National Astronomical Observatories， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100012， China）

Abstract： The picket?fence effect of Doppler shift when the parallel code phase is utilized to capture the GPS satellite signal is studied. In order to reduce the influence of picket?fence effect and improve the acquisition precision of Doppler shift， a generalized extended approximation method is proposed to improve the estimation accuracy of Doppler shift. The method is optimized while maintaining the algorithm computation amount to further reduce the impact of noise on the acquisition accuracy of Doppler shift. The simulation results verify that the method is effective.

Keywords： picket?fence effect； Doppler shift； generalized extended approximation method； GPS； satellite signal； acquisition precision

0 引 言

为了提高计算效率，通常采用FFT算法对采样信号的频谱进行计算，设数据点数为[N=Tdt=Tfs，]则计算得到的离散频率点为[X（fi）， fi=ifsN，i=0，1，2，…，N2，]这样就只能看到频谱的一部分，因此会使一部分有用的频率成分被漏掉，此种现象被称为栅栏效应。在导航信号的并行捕获中，实际的多普勒频移值不会恰好在信号的采样点上，由于栅栏效应的影响，实际的多普勒频移值会被漏过去，在对采样信号做FFT变换时就必然会产生较大误差，影响最后多普勒频移的估计值。广义延拓逼近法是一种综合了插值法和拟合法优点、具有约束条件的数值逼近方法，本文尝试将此方法应用于捕获过程中对多普勒频移的精确估计，同时在基本广义延拓逼近方法的基础上，为了进一步降低噪声对捕获精度的影响，提出一种优化的广义延拓多普勒频移估计方法，实现了对多普勒频移的精确捕获。

1 广义延拓逼近法

广义延拓逼近法由施浒立首先提出[1]，在随后的发展中得到不断完善，文献[2?5]分别将广义逼近法用于GPS导航的高程拟合、定位增强和精密星历等方面。……