专利名称：一种信号捕获时快速傅里叶变换算法的实现方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星导航信号处理技术领域，尤其涉及一种卫星信号捕获中FFT (FastFourier Transform,快速傅里叶变换)算法的实现方法和装置。
背景技术：
全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System,GNSS)利用导航卫星进行定时、定位和测距，能在全世界范围内实现全天候、全方位连续为海上、陆地和空中的用户提供实时高精度的三维空间、速度和时间信息。目前，GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GL0NASS、欧盟的Galileo系统、中国的北斗导航系统，以GPS系统为例，该系统主要由三 部分组成，即空间部分、地面控制部分和用户装置部分。空间部分由24颗卫星组成，分布在6个道平面上。地面控制部分由负责管理、协调整个地面控制系统的工作的主控站、在主控站的控制下，向卫星注入寻电文的地面天线、作为数据自动收集中心的监测站和通讯辅助系统组成。用户装置部分主要由GPS接收机和卫星天线组成。信号捕获，又称信号的同步，是指从白噪声中检测出已知波形信号，是一个信号检测处理过程。用来捕获信号的最佳接收机是相关接收机，该相关接收机将输入信号与本地复现波形进行相关运算并将处理结果进行门限判决。在信号未捕获时只能采用试探方式进行相关处理，即遍历各种的码相位可能性直至找出相关峰。为了捕获到卫星信号，需要同时复现卫星信号的码和载波，这其实是一个二维搜索过程。根据在码和多普勒域上捕获方法的不同，将卫星信号的捕获方案分为以下四种 伪码串行载波串行、伪码串行载波并行、伪码并行载波串行、伪码并行载波并行搜索方案。目前，卫星信号接收机的应用已经逐渐扩展到复杂环境中(室内、高楼城市内)，这些环境中信号强度变化较大，有的需要接收机做长时间的叠加累计，有的只需要做短时间的叠加累计，因此，能够适应环境并快速的搜索方法对卫星信号接收机非常关键。卫星信号快速捕获一般有两种方法，一种是使用大量的相关器，一种使用专用的快速傅里叶变换(FFT)单元。大量相关器的方法资源耗费严重，因此，使用专用FFT的方法较受欢迎。FFT降低了计算离散傅里叶变换(DFT)的时间，并由其计算的点数决定计算时间的长短。一般接收机中，FFT计算的点数都是固定的，不论什么样的信号情况，其都使用一种点数值来进行计算，比如2048点，这样一种固定点数的做法会导致在较好信号情况下卫星信号的接收也会较慢。随着接收机的小型化和定位要求越来越高，需要出现捕获效率更高的方法来捕获卫星信号，提高信号捕获时快速傅里叶变换算法的效率显得尤其重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高卫星信号捕获时快速傅里叶变换算法效率的实现方法和装置，能够有效的提高运算效率而不会影响卫星信号的捕获。。本发明提供一种信号捕获时快速傅里叶变换算法的实现方法，所述方法包括接收卫星信号；根据选取的积分时间T和频率偏移覆盖范围F计算运算点数D ;根据运算点数D进行快速傅里叶变换。更进一步，所述积分时间T可在5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms范围中从小到大循环选取并周期性计算所述运算点数D，直到信号成功捕获为止。更进一步，所述频率偏移覆盖范围为20000Hz。更进一步，根据判决公式计算所述运算点数D的取值范围DF，判决公式及确定条件为DF*(1000/T) > F，选取所述取值范围DF中最小的2的几何倍数值作为所述运算点数D的值。本发明还提供一种应用所述信号捕获时快速傅里叶变换算法实现方法的信号捕获时快速傅里叶变换算法的实现装置。
更进一步，所述积分时间T可在5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms范围中从小到大循环选取并周期性计算所述运算点数D，直到信号成功捕获为止。更进一步，所述频率偏移覆盖范围为20000Hz。更进一步，根据判决公式计算所述运算点数D的取值范围DF，判决公式及确定条件为DF*(1000/T) > F，选取所述取值范围DF中最小的2的几何倍数值作为所述运算点数D的值。采用本发明的技术方案后，采用动态计算运算点数的机制，根据不同的环境和需要，采用相应的运算点数进行快速傅里叶变换，提高快速傅里叶变换算法的效率，从而提高信号捕获的效率。
图I是本发明实施例实现方法流程示意 图2是本发明实施例实现装置结构框图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。附图I是本发明实施例实现方法流程示意图；附图2是本发明实施例实现装置结构框图。在本发明实施例中，如附图I所示，信号捕获时快速傅里叶变换算法的实现方法流程如下首先，接收卫星信号101，所接收的卫星信号为经过射频前端采样的数字中频信号，中频信号的位宽可以为2比特或者更多。计算FFT运算点数102，根据积分时间T和频率偏移覆盖范围D，计算FFT需要的运算点数，具体实现积分时间T从5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms范围中从小到大依次循环选�。纾谝淮渭扑悖质奔銽=5ms，频率偏移覆盖范围F=20000Hz，代入到判决公式中计算运算点数D的取值范围DF :DF*(1000/T) > F，即，DF* (1000/5)彡20000，DF彡100，也就是，运算点数D的取值范围DF为> 100，选取取值范围DF中满足是2的几何倍数的最小值，即D=100。改变FFT运算点数103，将100赋值给FFT的运算点数，进行FFT运算104，根据运算结果，判定信号是否捕获成功105，是，则结束FFT运算106，否，则返回计算FFT运算点数102,进行第二次计算,此时,积分时间T=IOms,计算得到新的运算点数D102,继续下一步，直到信号捕获成功为止。在本发明实施例中，如附图2所示，信号捕获时快速傅里叶变换算法的实现装置结构如下。点数控制单元201根据积分时间T和频率偏移覆盖范围F计算FFT的运算点数，其中积分时间T从5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms范围中从小到大依次循环选取,例如，第一次计算，积分时间T=5ms，频率偏移覆盖范围F=20000Hz，代入到判决公式中计算运算点数D的取值范围DF :DF*(1000/T)彡F，即，DF* (1000/5)彡20000，结果为DF彡100，也就是，运算点数D的取值范围DF为> 100，选取取值范围DF中满足是2的几何倍数的最小值，即D=100，将D的值传输到运算单元202中进行FFT运算。点数控制单元201的运算可以是周期性的，根据运算单元202反馈的结果，如果反馈的结果为信号未成功捕获，则点数控制单元依次选取下一个积分时间选项作为积分时间T，例如积分时间T=IOms,并重新计算新的运算点数D的值，再送到运算单元202中进行FFT运算，直到运算单元反馈的结果为信号成功捕获为止。运算单元202负责具体的FFT运算工作，其使用数据准备单元203送过来的数据，按照点数控制单元201计算出来的运算点数进行FFT运算，输出结果。数据准备单元203从存储器获得需要的数据，然后根据点数控制单元201的指示，将数据按要求进行划分组合，划分组合后的数据将会成为运算单元202的输入数据。存储器单元204负责对源数据采样存储，提供数据给数据准备单元203以及与运算单元202做数据交互。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种信号捕获时快速傅里叶变换算法的实现方法，其特征在于，所述方法包括接收卫星信号；根据选取的积分时间T和频率偏移覆盖范围F计算运算点数D ;根据运算点数D进行快速傅里叶变换。
2.根据权利要求I所述的快速傅里叶变换算法的实现方法，其特征在于，所述积分时间T在5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms范围中从小到大循环选取并周期性计算所述运算点数D,直到信号成功捕获为止。
3.根据权利要求I所述的快速傅里叶变换算法的实现方法，其特征在于，所述频率偏移覆盖范围为20000Hz。
4.根据权利要求I至3所述的快速傅里叶变换算法的实现方法，其特征在于，根据判决公式计算所述运算点数D的取值范围DF，判决公式及确定条件为DF*(1000/T) ^ F，选取所述取值范围DF中最小的2的几何倍数值作为所述运算点数D的值。
5.一种应用权利要求I所述方法的信号捕获时快速傅里叶变换算法的实现装置。
6.根据权利要求5所述快速傅里叶变换算法的实现装置，其特征在于，所述积分时间T在5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms范围中从小到大循环选取并周期性计算所述运算点数D,直到信号成功捕获为止。
7.根据权利要求5所述的快速傅里叶变换算法的实现装置，其特征在于，所述频率偏移覆盖范围为20000Hz。
8.根据权利要求5至7所述的快速傅里叶变换算法的实现装置，其特征在于，根据判决公式计算所述运算点数D的取值范围DF，判决公式及确定条件为DF*(1000/T) ^ F，选取所述取值范围DF中最小的2的几何倍数值作为所述运算点数D的值。
全文摘要
本发明提供一种信号捕获时快速傅里叶变换算法的实现方法，所述方法包括接收卫星信号；根据选取的积分时间T和频率偏移覆盖范围F计算运算点数D；根据运算点数D进行快速傅里叶变换。采用本发明的技术方案后，采用动态计算运算点数的机制，根据不同的环境和需要，采用相应的运算点数进行快速傅里叶变换，提高快速傅里叶变换算法的效率，从而提高信号捕获的效率。
文档编号G01S19/35GK102654580SQ20121013826
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者何毅华, 曹林 申请人:东莞市泰斗微电子科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
