一、原理
卫星导航信号的串行捕获算法如图1所示.
图1 卫星导航信号的串行捕获算法
彩视错觉接收机始终在本地不停地产生对应某特定卫星的本地伪码，并且接收机知道产生的伪码的相位,这个伪码按一定速率抽样后与接收的GPS中频信号相乘，然后再与同样知晓频率的本地产生的载波相乘。GPS中频信号由接收机的射频前端将接收到的高频信号下边频得到.实际产生对应相位相互正交的两个本地载波，分别称为同相载波和正交载波,信号与本地载波相乘后的信号分别成为，产生同相I支路信号和正交的Q 支路信号。 两支路信号分别经过一个码周期时间的积分后，平方相加。分成两路是因为C/A码调制和P码支路正交的支路上，假设是I支路。当然由于信号传输过程中引入了相位差，解调时的I支路不一定是调制时的I支路，Q支路也一样，二者不一定一一对应,因此为了确定是否检测到接收信号，需要同时对两支路信号进行研究。相关后的积分是为了获取所有相关数据长度的值的相加结果,平方则是为了获得信号的功率.最后将两个支路的功率相加，只有当本地伪码和本地载波的频率相位都与中频信号相同时，最后得到的功率才很大，否则结果近似为零.根据这个结论考虑到噪声的干扰，在实际设计时应该设定一个判定门限，当两路信号功率和大于设定的门限时则判定为捕获成功，转入跟踪过程，否则继续扫描其它的频率或相位. 二、MATLAB仿真过程及结果
仿真条件设置：抽样频率16MHz，中频5MHz，采样时间1ms，频率搜索步进1khz,相位搜索步进1chip，信号功率-200dBW，载噪比55dB
（1）中频信号产生
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卫星导航信号采用数字nco的方式产生,如图2所示。
载波nco控制字为:carrier_nco_word=round（f_carrier*2^N/fs）;
伪码nco控制字为:code_nco_word=round(f_code＊2^N/fs);
图 2
其中载波rom存储的是正弦信号的2^12个采样点，伪码rom存储长度为2046的卫星伪码。这样伪码采用2psk的方式调制到射频，加性噪声很小是理想接收中频信号如图3所示。
图3 理想中频信号
（2）噪声功率估计
实际接收机接收到的导航信号淹没在噪声中，本程序对接收到的信号进行了噪声估计并进行了放大。采用滑动平均估计法估计噪声功率，滑动平均估计法原理如图4所示。
图4 噪声功率滑动平均估计法原理
迭代滤波器因子取0。8.功率估计结果是—191.48dBW。仿真中将接收中频信号放大到了signal_power_dB=-4.94dBW。 这个功率与后面的判决门限有关系。
（2）检测门限的确定
常见的检测方法有幅度检波、平方检波和平方律检波。幅度检波器的输出为
在H0假设下,z(k) 服从瑞利分布，其概率密度函数为:
在H（1)假设下，z（k）服从莱斯分布，其概率密度函数为
式中， 为零阶修正的贝塞尔函数。
平方律检波输出为:
在H0假设下，z（k）服从自由度为 2M的 伽马分布，其概率密度函数为
在H1假设下，z（k）服从自由度为 2M的 卡方分布,其概率密度函数为
当 M=1时，平方检波累积器就变成平方律检波器 ，可以计算出当归一化门限为Vt时其虚警概率为：
其中
采用恒虚警率检测，设虚警率为pfa，本仿真取0。1 ，采用平方律检波，归一化判决门限为Vt=(—2*log2（pfa))^0.5，实际判决门限为VT=Vt＊signal_power
（3）判决算法
常见判决算法有单次判决、M/N判决、（M/N+1）判决和Tong判决，采用单次判决，虚警率为pfa=0.1 . 归一化检测门限为Vt=2。5776，判决门限为VT=0.8248；
（5）仿真结果
搜索21个多普勒频点和40和相位点，仿真设置接收中频为4.991MHz ，相位为2，结果如图5所示。
图中最大处的相关结果是144，其他非峰值最大的约为1。约21dB。部分相关值如下表：
可以看出绝大部分数值都在门限之下，但也存在若干个在门限之上的数值，这些点可能造成虚警.
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附 ：仿真主程序
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clear all;
clc;
% f_doppe=5000;
fsample=21e6;
f_m=5e6；
t_sim=1e—3/1；
df=1/t_sim；
cnt_det=1; %Åоö´ÎÊý
f_carrier=f_m—9＊df； %½ÓÊÕÔز¨ÆµÂÊ
f_code=2.046e6； ％αÂëËÙÂÊ
code_phase_init=2； ％Ê×´ÎËÑË÷ʱ½ÓÊÕÂëÏàλ
code_phase_init_cmp=code_phase_init；
f_local_init=f_m-10*df; ％±¾µØÔز¨nco³õʼƵÂÊ
local_code_phase=3； %％%%±¾µØαÂëÏàλ
我在美国当市长助理中华奇石网cnt_doppler=21；
cnt_phase=40;
dot_num=t_sim*fsample； %·ÂÕæÒ»¸öαÂëÖÜÆڵĵãÊý
dBW_signal_pow=—200；
dB_C_I=60;
Am=10^（dBW_signal_pow/20)*2^0.5;
pre_noise_power=dBW_signal_pow-dB_C_I+（10*log10(f_carrier））；
corr_result1=zeros(cnt_doppler，cnt_phase）;
for dect_num=1:cnt_det %Åоö´ÎÊý
for num_phase=1:cnt_phase ％²éÕÒÏàλµãµã
for num_doppeler=1：cnt_doppler ％µ¥´Î²éÕÒ¶àÆÕÀÕµã
if num_doppeler==1
f_local=f_local_init;
else
f_local=f_local+df；
end
signal_r=signal_gen(fsample，f_carrier，f_code，code_phase_init,dBW_signal_pow,dB_C_I，dot_num）; ％％％%%ÕâÀïÔز¨Ö¸Ï±ßƵºóµÄÖÐƵ,ÊÕµ½ºó´¦Àí·¢Ë͵Ļ¬¶¯±êÖ¾£¬ËÑË÷ÏÂÒ»¸öÏàλ
％%%%Ê×´ÎËÑË÷¹À¼ÆÐźŹ¦ÂÊ
if num_doppeler==1 ＆ num_phase==1
Ni=10；
signal_r1=zeros（1,length(signal_r)+Ni)；
Qn1=zeros（1,length（signal_r）+Ni）;
Qn2=zeros（1，length（signal_r)+Ni）;
实达网络
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