微弱GPS信号的数据位翻转预估算法

　　全球定位系统（ Global Positioning System，CPS）卫星信号包括载波、伪码和数据码三个信号层次。CPS接收机接收到卫星信号后，要将经过载波解调后的中频信号与接收机内部产生的C/A码进行相关运算，利用C/A码的正交性解调中频信号，使信号频宽变回到只含数据码的基带，这个过程就称为捕获。捕获是CPS接收机进行导航和定位的关键步骤。在实际应用环境中，卫星信号到达地面时其功率为- 130 dBm左右，此时信噪比（ Signal-to-Noise Ratio．SNR）为- 20 dB左右，然而在森林遮挡、室内等弱信号环境下，普通的GPS接收机很难捕获到信号，无法实现定位功能。为此，研制具有弱信号捕获能力的高灵敏度GPS软件接收机越来越有必要。

　　通用的GPS弱信号的捕获方法是通过延长相干积分时间来提高信噪比增益，但是受50 b/s导航数据的影响，相干积分时间一般不能超过20 ms，且要尽量避免导航数据位翻转造成的误捕获。

　　微弱全球定位系统（ GPS）卫星信号的捕获需要较长的积分时间，但受导航数据位翻转的影响，一般采用10 ms的相干积分。为进一步提高捕获灵敏度，提出了一种数据位翻转预估算法，该算法通过对多组信号积分结果的对比估算出翻转位的位置，舍弃存在位翻转的5 ms数据从而消除其影响，并对其余数据进行15 ms的分块相干积分。同时，为降低分块相干积分中非相干积分的平方损耗，采用差分相干积分对其进行改进，并在运算过程中采用“先累加后相关”的方式，在进一步提高捕获灵敏度的同时降低运算复杂度。仿真结果表明，该算法能高效地捕获到信噪比低至-50 dB的信号，可有效地提高CPS接收机的捕获灵敏度和捕获效率。