论文研究-基于三步逼近的BD2高精度快速捕获算法研究.pdf
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C omputer Engineering and Applications 计算机工程与应用
2015，51（7）
1 引言
随着全球卫星导航技术的不断发展，俄罗斯、中国
和欧盟也都在建立自己的卫星导航系统，GPS（Global
Posi tion Syst em）一 词也 正 在被 GNSS（Global Naviga-
tion Sate llite System）一词所取代
[1]
。在未来的几年内，
用户将面临 GPS/BD2/GLONASS/G alileo 四大系统相互
并存和兼容的局面。因此，研制开发 GNSS 软件接收机
成为必然的趋势。捕获和跟踪是 GNSS 基带信号处理
的关键技术，直接影响着软件接收机的性能
[2]
，而捕获模
块的运算效率和精度将直接影响后续跟踪和定位解算
模块。FFT/IFFT 作为捕获模块的核心部分，如何降低
其运算效率成为捕获性能的决定性因素。载波多普勒
频移范围是－10~10 kHz
[3]
。对于传统的基于 FFT 的并
行码相位捕获算法，如果频率搜索步长越小，则多普勒
频偏越精确，但会大大增加 FFT/IFFT 的运算量，增加捕
获时间；反之，多普勒频偏则越大，将达不到初始化跟踪
模块的精度要求。
因此，本文提出了一种基于三步逼近的 BD2 信号的
基于三步逼近的 BD2 高精度快速捕获算法研究
林智吉，易清明，石 敏
LIN Zhiji, YI Qingmin g, SHI Min
暨南大学 信息科学技术学院，广州 510632
Coll ege of Info rm ation Science and Technology, Jina n University, Guangzhou 510632, China
LIN Zhiji, YI Qingming, SHI Min. High-accuracy fast acqui sition algorithm research for BD2 signals based on
three-step approximation. Computer Engineering and Applications, 2015, 51（7）：220-223.
Abstract：For lo w accurac y and heavy computat ion in acquisition module of BeiD ou-2 navigation satellite system software
receiver, a high accuracy and fast acquisition algor ithm based on three-step appro ximation is proposed. Based on variable-
step three-step approximation f or narrowing search range of Dopple r frequency shift gradually, it quickly acquires accur ate
initial code phase and Doppler frequency offset. Frequency circular shift is used to re duce co mputation burden of acquisition
module by replac ing FFT operations with one multiplication in the first step. Experimental results show that accurate Pseudo-
Random N oise（PRN）code offset and carrier frequency error within 100 Hz can be acquired. Compared to the c omputation
amo unt of traditional par allel code phase algorithm, it is reduce d by average 70.56% in the optimal circumstances.
Key words：BeiDou-2; satellite n avigation; three-step approximation ; acquisition; frequency cir cular shift; IF signal source
摘 要：针对 BeiDou-2（BD2）卫星导航软件接收机捕获模块中捕获精度低和运算量大的问题，提出了一种基于三步
逼近的高精度快速捕获算法。算法采用变步长的三步逼近方法逐步缩小多普勒频移搜索范围，快速得到了精确的
初始码相位和多普勒频偏；利用频率圆周移位方法，在第一步搜索以一次乘法代替 FFT 操作，较大地减少了捕获模
块的运算负担。实验结果证明，该算法捕获的伪码偏移精确、载频偏移误差在 100 Hz 以内，且最优情况下的运算量
比传统的并行码相位捕获算法平均减少了 70.56%，运算效率高。
关键词：北斗二代；卫星导航；三步逼近；捕获；频率圆周移位；中频信号源
文献标志码：A 中图分类号：TP393；P228.4 doi：10.3778/j.issn.1002-8331.1307-0404
基金项目：广东高校卫星导航芯片及应用技术工程研究中心项目（No.2012gcz xA 003）；广东高校产学研结合示范基地及科技成果
转化重大项目（No.cgzhzd1103）；暨南大学优秀本科推免生创新培育计划与第七批本科生科技创新工程项目。
作者简介：林智吉（1989—），男，硕士研究生，主要研究领域为卫星导航基带信号处理；易清明（1965—），通讯作者，女，博士，教
授，主 要 研 究 方 向 为 信 号 处 理 ，ASIC 设 计 ；石敏（1977—），女，博士 ，副教 授，主要研究领域为图像处理，IC 设计。
E-mail：li nzhjbtx@163.com
收稿日期：2013-08-01 修回日期：2013-11-26 文章编号：1002-8331（2015）07-0220-04
CNKI 网络优先出版：2013-1 2-10, http://www.cnki.net/kcms/doi/10.3778/j.i ssn.1002-8331.1307-0404.html
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