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大学毕业设计一席谈之三十二 GPS卫星采样信号的捕获(15)PMF-FFT程序

4月前浏览264
本文给出采用PMF-FFT算法的信号捕获程序,程序的完善过程也充满了工程化知识,对行业人员帮助非常大。为何要采用PMF-FFT?最主要是因为该算法能够捕获大频偏,计算量小!
部分相关是一个低通滤波过程,随着多普勒频移的增大,对应的FFT输出值随之下降,叫做相关损失。随着多普勒频移的增大,相关损失引起FFT输出值下降,因而导致检测概率的下降。之前的系列文章讲述了不同相关器的配置长度对短时相关+FFT算法的影响。在总相关时间一定的情况下,分段相关器的相关时长越长,做FFT运算的点数越少,则相应的相关损失也越厉害。这一特性会在本文的仿真程序中进行了验证,因此大家会见到两个仿真程序的结果。如果想详细了解算法的相关知识,可以阅读下面这个系列的文章。
大学毕业设计一席谈之二十八 GPS卫星信号的捕获算法仿真(16)深议PMF-FFT

概述!

1. 看看这个算法的优缺点!
  • 优点

    • 高灵敏度:通过分段累积增强弱信号能量,适合低信噪比环境。

    • 抗噪性强:噪声在分段和累积过程中被平均抑制。

    • 灵活性:可通过调整分段长度和累积次数平衡计算量与性能。

  • 缺点

    • 计算复杂度较高:需多次分段相关和FFT运算。

    • 实时性稍差:尤其当累积次数较多时。

2. 再来看看算法原理。

原理

  • 分段匹配滤波(PMF)

    • 将输入信号分成若干段,每段与本地PRN码的部分码片进行时域相关(匹配滤波)。

    • 对分段相关结果做FFT,通过频域累积增强信号能量。

  • 相干/非相干累积

    • 相干累积:对PMF输出直接FFT累积,提升信噪比。

    • 非相干累积:对FFT结果的幅值平方累积,进一步抑制噪声。

我在网上找了两个导航产品的指标进行比对分析!

参数展示!

第一个产品的捕获模块的参数!
  1. 捕获方法

    采用 PMF - FFT 方法,捕获速度快。  
  2. 捕获频率范围

    ±6.5KHz,满足地面常规应用需求。  
  3. 捕获步进

    码相位步进为半码片,频率步进为 203Hz,搜索 2046×64 个二维网格。  
  4. 捕获速度

    1ms 内可搜索 832 码相位 ×64 频率,最长 3ms 即可搜索完全部捕获网格。进行 1 次非相干累加,平均 2ms 就能完成一颗星的捕获;进行 10 次非相干累加,平均仅需 20ms。  
第二个产品的捕获模块的参数!
捕获方法:PMF-FFT
捕获相干累加:1ms
捕获非相干累加:20ms
捕获码相位:2046,半码片为一个相位
频率搜索间隔:频率步进203Hz,64点FFT,覆盖-6.5kHz~6.5kHz
捕获时间:一颗星平均为 (2*非相干累加)ms,此处为40ms,32颗星轮询结束约1.3s

程序来啦!

看了这么多参数,那么程序该怎么写?请跟着本人写的仿真程序快速来解锁这些指标!站在我的肩膀上能加速大家的“成长”!请关注非相干累加时长和门限值的对应关系。


来源:通信工程师专辑
科普
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-07-22
最近编辑:4月前
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