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基于复杂度与性能联合优化的卫星导航信号捕获方法

张鹏程 黄新明 侯林源 李井源 欧钢

张鹏程, 黄新明, 侯林源, 李井源, 欧钢. 基于复杂度与性能联合优化的卫星导航信号捕获方法[J]. 全球定位系统, 2023, 48(2): 53-58. doi: 10.12265/j.gnss.2022169
引用本文: 张鹏程, 黄新明, 侯林源, 李井源, 欧钢. 基于复杂度与性能联合优化的卫星导航信号捕获方法[J]. 全球定位系统, 2023, 48(2): 53-58. doi: 10.12265/j.gnss.2022169
ZHANG Pengcheng, HUANG Xinming, HOU Linyuan, LI Jingyuan, OU Gang. Satellite navigation signal acquisition method based on joint optimization of complexity and performance[J]. GNSS World of China, 2023, 48(2): 53-58. doi: 10.12265/j.gnss.2022169
Citation: ZHANG Pengcheng, HUANG Xinming, HOU Linyuan, LI Jingyuan, OU Gang. Satellite navigation signal acquisition method based on joint optimization of complexity and performance[J]. GNSS World of China, 2023, 48(2): 53-58. doi: 10.12265/j.gnss.2022169

基于复杂度与性能联合优化的卫星导航信号捕获方法

doi: 10.12265/j.gnss.2022169
基金项目: 国家自然科学基金(U20A0193); 湖南省自然科学基金(2021JJ40665)
详细信息
    作者简介:

    张鹏程:(1999—),男,硕士,研究方向为导航与时空技术

    黄新明:(1988—),男,博士,讲师,研究方向为导航与时空技术

    侯林源:(1998—),男,硕士,研究方向为导航与时空技术

    通讯作者:

    黄新明 E-mail: hxm_kd@163.com

  • 中图分类号: P228.4;P228.43

Satellite navigation signal acquisition method based on joint optimization of complexity and performance

  • 摘要: 针对短突发信号捕获计算复杂度高的问题,提出了一种基于复杂度和性能联合优化的卫星导航信号捕获方法,推导分析采用并行频率搜索的分段相关-视频积累捕获算法的捕获性能和计算复杂度构建联合捕获优化因子. 对不同频率搜索间隔、不同接收机灵敏度和不同相关器个数三种情况分别进行了优化设计,得到其计算复杂度和捕获性能联合最优的分段数,并与传统单一捕获性能优化方法对比,仿真实验结果表明:该设计值与载噪比(CNR)、频率搜索间隔等因素相关,可以有效控制捕获算法的计算复杂度;在输入CNR为45 dB-Hz、相关器个数为8、多普勒搜索间隔为2 000 Hz的情况下,相比于传统捕获优化方法,可降低21.2%的计算复杂度.

     

  • 图  1  分段相关-视频积累快速捕获结构图

    图  2  不同多普勒搜索间隔时LcNTa的变化曲线

    图  3  不同多普勒搜索间隔时yNTa的变化曲线

    图  4  不同CNR时LcyN的变化曲线

    图  5  不同相关器个数MLcyN的变化曲线

    表  1  乘法器计算复杂度

    运算步骤计算复杂度
    L点相关$4{N_{\rm{c}}}NML$
    ${F_{\rm{p}}}$点FFT运算$2{N_{\rm{c}}}N{F_{\rm{p}}}{\log _2}\left( { {N_1} } \right)$
    包络检波$4{N_{\rm{c}}}N{F_{\rm{p}}}$
    小计$2{N_{\rm{c}}}N\left( {2ML + {F_{\rm{p}}}{ {\log }_2}{F_{\rm{p}}} + 2{F_{\rm{p}}} } \right)$
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    表  2  加法器计算复杂度

    运算步骤计算复杂度
    L点相关$2{N_{\rm{c}}}NML$
    ${F_{\rm{p}}}$点FFT运算$3{N_{\rm{c}}}N{F_{\rm{p}}}{\log _2}\left( { {F_{\rm{p}}} } \right)$
    包络检波${N_{\rm{c}}}N\left( {3{F_{\rm{p}}} + 1} \right)$
    小计${N_{\rm{c}}}N\left( 2ML + 3{F_{\rm{p}}}{\log _2}{F_{\rm{p}}} + 3{F_{\rm{p}}} + 1 \right)$
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    表  3  不同多普勒搜索间隔下最优分段数N

    ${f_{{\rm{d}}\Delta } }$/Hz${f_{\rm{d}}}$/Hz${N_{{\text{opt}}}}$${T_{{\text{opt}}}}$/ms${L_{\min }}$/dB${O_0}$/(107)
    50025031.0000.5118.63
    1 00050050.6000.7799.36
    2 0001 00080.3751.19810.45
    3 0001 500110.2731.54711.54
    4 0002 000130.2311.85212.27
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    表  4  不同多普勒搜索间隔联合下最优分段数N

    f/Hzfd/HzNoptTopt/msLmin/dBO0/(107)O0下降比/%
    500 25013.01.4737.90 9.2
    1 000 50021.51.6098.2613.3
    2 0001 00031.02.8978.6221.2
    3 0001 50050.62.6709.3623.3
    4 0002 00060.53.3589.7226.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-21
  • 录用日期:  2022-10-14
  • 网络出版日期:  2023-03-15

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