CN102520423A - 卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路及其捕获方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路及其捕获方法，它包括数据预处理模块、采样数据控制模块、混频模块、本地扩频码产生模块和单捕获引擎，单捕获引擎包括本地扩频码存储器、第一级相干积分模块、第一级相干数据存储器、第二级相干积分模块、第三级非相干积分模块和门限控制比较模块；数据预处理模块的输出端通过采样数据控制模块与混频模块的输入端连接，混频模块的输出端与第一级相干积分模块的一个输入端连接，本地扩频码产生模块通过本地扩频码存储器与第一级相干积分模块的另一个输入端连接。本发明具有积分增益高、抗电磁干扰能力强、捕获灵敏度高、捕获精度高、捕获虚警率低、捕获速度快和可靠性高等特点。

Description

卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路及其捕获方法

技术领域

本发明涉及一种卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路及其捕获方法。

背景技术

目前世界上已建和正在建的非静止轨道卫星***有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System)、中国的“北斗”和欧盟的Galileo，日本和印度也提出了各自的导航卫星***计划。

卫星导航定位可以通过民用的C/A码和军用的P(Y)码的捕获，这两种方式来实现，C/A码码长短，实现捕获的时间较短，P码的捕获由于其码长度很长，实现捕获的时间较长，一般情况下P码的捕获是利用C/A码的引导来完成的。用户首先捕获到C/A码，然后利用调制在C/A码上的导航电文所提供的精确时间信息来完成对P码的捕获，这种方式的优点在于：既利用了P码定位精度高的特点，又避免了P码捕获时间过长的缺点。但是这种方式在用于有较强干扰的应用场景时，存在很大的缺陷，因为C/A码的周期短，码速率低，因此很容易受干扰，在强干扰的信道条件下，很难通过C/A码来引导捕获到P码。因此P码直接捕获技术在有干扰的电磁环境中的卫星导航定位***有着重要的意义。

但是P码的码速率高达10.23MHz，1ms的时间内误差就会增加20460个码相位的搜索范围，这使得在P码的直接捕获中码相位的搜索范围非常大，再考虑到4倍以上的采样速率，需要处理的数据量更是庞大。并且P码的周期长达数天，导致在捕获过程中本质上是非周期的，这也给P码的直接捕获带来了很大困难，同时也就给P码直接捕获的硬件实现增加了难度。国内外针对P码的直接捕获进行了大量的研究，现有的研究成果主要包括XFAST算法、直接平均法、重叠平均法、基于串并相关的部分相关值作FFT及分段匹配滤波法等。XFAST算法通过将本地PN码重叠相加，加快了码相位的搜索速度，然而，PN码重叠相加会使得同步码相位时，所得相关峰的信噪比恶化，导致捕获性能变差；直接平均法与重叠平均法具有相同的基本思想，即将接收信号样点每S个相加，本地PN码作同样处理，采用FFT及IFFT实现频域相关，与XFAST算法相比相关运算所用FFT点数大大减小，节省了硬件资源，然而，同步码相位时，相关峰信噪比恶化较XFAST更大，必须采用多次累加技术进行补偿，导致平均捕获时间变长。当载波频偏较大时，为了克服其对相关峰的影响，XFAST算法、直接平均法及重叠平均法都必须采用频域扫频或时域扫频技术，这种在频偏与码相位逐一的二维搜索必然使得平均捕获时间变大。与分段匹配滤波法相比，基于串并相关的部分相关值作FFT具有更大的抗载波频偏能力，并在搜索码相位同时进行载波多普勒频偏搜索，有利于提高捕获速度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有长周期伪随机扩频码捕获电路及其方法的不足，提供一种新型的卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路及其捕获方法，克服传统的XFAST算法PN码重叠相加使得同步码相位时相关峰的信噪比恶化，捕获性能差；直接平均法和重叠平均法节约了硬件资源，但相关峰信噪比恶化更为严重，须采用多次累加技术进行补偿，平均捕获时间长；以及传统捕获方法积分增益低、信噪比差，抗电磁干扰能力差，捕获灵敏度差、捕获速度慢和可靠性差等缺点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路，与A/D转换器的输出端连接，它包括数据预处理模块、采样数据控制模块、混频模块、本地扩频码产生模块和单捕获引擎，单捕获引擎包括本地扩频码存储器、第一级相干积分模块、第一级相干数据存储器、第二级相干积分模块、第三级非相干积分模块和门限控制比较模块；数据预处理模块的输出端通过采样数据控制模块与混频模块的输入端连接，混频模块的输出端与第一级相干积分模块的一个输入端连接，本地扩频码产生模块通过本地扩频码存储器与第一级相干积分模块的另一个输入端连接，第一级相干积分模块的输出端依次通过第一级相干数据存储器、第二级相干积分模块和第三级非相干积分模块与门限控制比较模块的输入端连接。

本发明还包括一个采样数据存储器，采样数据存储器与采样数据控制模块连接。

卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法，它包括以下步骤：

(1)卫星导航接收机天线接收卫星导航信号，并将接收到的卫星导航信号传输至射频下变频器进行下变频处理，下变频处理后的信号再经过A/D转换器转换为数字中频信号；

(2)数字中频信号进入捕获单元的数据预处理模块，数据预处理模块将数字中频信号调整为固定通道数及固定位宽的数据；

(3)数据预处理模块处理后的数据进入采样数据控制模块进行分段控制处理，采样数据控制模块将采样数据分成Y*Z个数据块，每个数据块包括X个数据样点数据记为S_i(n)，其中，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1，数据块保存于采样数据存储器中；

(4)采样数据控制模块处理后的数据传输至混频模块进行下变频去中频处理，产生I/Q正交数据，分别记为：

Is_i(n)＝S_i(n)*sin(2π*f_I*m*t_s)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1；

Qs_i(n)＝S_i(n)*cos(2π*f_I*m*t_s)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1，

其中，f_I为中频载波频率，t_s为采样周期，m为第几个采样点；

(5)由本地扩频码产生模块产生的本地扩频码序列按照分段存储的方式存入本地扩频码存储器，数据记为：p_i(n)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...X-1；

(6)将I/Q数据和本地扩频码序列传输至第一级相干积分模块进行分段相关运算，依次做完Y*Z段，每段的第一级相干积分后的数据分别为：

${\mathrm{It}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Is}}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),i=\mathrm{0,1},...,Y*Z-1,$

${\mathrm{Qt}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\mathrm{\Σ}}}Q{s}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),i=\mathrm{0,1},...,Y*Z-1,$

将第一级相干积分后的I/Q两路各Y*Z个相关数据存入第一级相干数据存储器中；

(7)第一级相干积分结果中相位差相同的值共有Y*Z个，其中共Z组，每组Y个数据，将每Y个数据从第一级相干数据存储器中取出并传输至第二级相干积分模块做第二级相干积分，其方法是通过Y点的快速傅里叶变换运算做功率谱估计，功率谱输出的值即为相干累加的结果，实现两级相干积分：

(It2_Y*i，It2_Y*i+1，...，It2_Y*(i+1)-1)＝fft(It1_Y*i，It1_Y*i+1，...，It1_Y*(i+1)-1)，i＝0，1，...，Z-1，

(Qt2_Y*i，Qt2_Y*i+1，...，Qt2_Y*(i+1)-1)＝fft(Qt1_Y*i，Qt1_Y*i+1，...，Qt1_Y*(i+1)-1)，i＝0，1，...，Z-1；

(8)数据传输至第三级非相干积分模块进行第三级非相干积分，对I/Q数据进行求模运算，并对多普勒相同的每Z个数据进行非相干累加，共得到Y个累加值：

${\mathrm{Dt}3}_i=\underset{j=0}{\overset{Z-1}{\mathrm{\Σ}}}[{\left({\mathrm{It}2}_{Y*j+i}\right)}^2+{\left({\mathrm{Qt}2}_{Y*j+i}\right)}^2],i=\mathrm{0,1},...,Y-1;$

(9)数据经过门限控制比较模块，完成门限值的计算，门限控制分为门限模式和最大值模式，在门限模式下，并将第三级非相干积分模块输出的累加值与门限进行比较，找出最大值及其对应的相位差和多普勒估值，若发现存在超过门限的谱线，则说明捕获到码，否则调整本地扩频码产生模块，进行下一轮捕获，重复步骤(6)到步骤(9)；在最大值模式下，计算完特定的时间与频率不确定度，找出其中的最大值。

本发明所述的本地扩频码存储器为乒乓buffer，以便同时对该存储器进行读/写访问。

本发明所述的第一级相干积分的计算为离线计算。

本发明所述的门限模式中，门限值的计算是以当前计算结果前最近的一段码片与多普勒频率格的相关值做平均，作为判决门限。

本发明所述的门限模式中，门限判决时若发现存在超过门限的谱线，继续计算后续几个相位和多普勒频率格的相关值，比较第一次大于门限值的相关值与后续计算出的几次相关值，取其中最大的一个。

本发明的有益效果是：

(1)采样两级相干积分处理方式，最大限度的减少了非相干积分损耗，提高了积分增益，即提高了接收灵敏度。

(2)增加了数据预处理模块，对输入数据进行抗干扰处理，宽比特数据处理，抗干扰之后再将数据比特减小进入捕获模块，减少资源损耗，并可以应用于多种射频方案，增加了后续捕获引擎的可重用性。

(3)每搜索一定相位差的数据之后，就更新一段采样数据，进行新的时差与频差计算，在高动态的应用场景或快速变化的信道环境中，计算出来的频差与实际值更接近，保证了后续载波跟踪的正常工作。

(4)第二级相干积分采用FFT(快速傅里叶变换)算法完成，FFT的运算量为O(Nlog2N+N)，比直接时域运算的运算量O(N³)小得多，最大限度的节省了计算时间与***资源，并可以同时找到相位差和载波多普勒偏移值。

(5)判决门限值为当前计算结果前的最近一段时间与多普勒频率格的相关值的平均值，在高动态的应用场景或快速变化的信道环境中，保证了所计算出来的判决门限值是实时的，有效提高了捕获概率。

(6)当出现相关计算结果大于门限值，继续计算后续几个相位和多普勒频率格的相关值，比较第一次大于门限值的相关值与后续计算出的几次相关值，找出最大的一个相关值，这个相关值对应的相位差和多普勒频率差才是最精准的，有效降低了虚警概率。

(7)同时支持门限模式和最大值模式，分别应对在信号条件好的环境和信号条件差的环境，在信号条件好的环境中可减少捕获时间，在信号条件差的环境中可提高捕获灵敏度。

(8)支持例化多个捕获引擎，可在捕获单元内例化多个捕获引擎，以流水线的方式进行处理，提高了捕获速度和捕获效率。

附图说明

图1为本发明捕获电路组成框图；

图2为第一级相干积分计算示意框图；

图3为8点FFT计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：如图1所示，卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路，与A/D转换器的输出端连接，它包括数据预处理模块、采样数据控制模块、混频模块、本地扩频码产生模块和单捕获引擎，单捕获引擎包括本地扩频码存储器、第一级相干积分模块、第一级相干数据存储器、第二级相干积分模块、第三级非相干积分模块和门限控制比较模块，它还包括一个采样数据存储器，采样数据存储器与采样数据控制模块连接。数据预处理模块的输出端通过采样数据控制模块与混频模块的输入端连接，混频模块的输出端与第一级相干积分模块的一个输入端连接，本地扩频码产生模块通过本地扩频码存储器与第一级相干积分模块的另一个输入端连接，第一级相干积分模块的输出端依次通过第一级相干数据存储器、第二级相干积分模块和第三级非相干积分模块与门限控制比较模块的输入端连接。

卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法，它包括以下步骤：

(1)卫星导航接收机天线接收卫星导航信号，并将接收到的卫星导航信号传输至射频下变频器进行下变频处理，下变频处理后的信号再经过A/D转换器转换为数字中频信号；

(2)数字中频信号进入捕获单元的数据预处理模块，数据预处理模块将数字中频信号调整为固定通道数及固定位宽的数据；

(3)数据预处理模块处理后的数据进入采样数据控制模块进行分段控制处理，采样数据控制模块将采样数据分成Y*Z个数据块，每个数据块包括X个数据样点数据记为S_i(n)，其中，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1，数据块保存于采样数据存储器中；

(4)采样数据控制模块处理后的数据传输至混频模块进行下变频去中频处理，产生I/Q正交数据，分别记为：

Is_i(n)＝S_i(n)*sin(2π*f_I*m*t_s)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1；

Qs_i(n)＝S_i(n)*cos(2π*f_I*m*t_s)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1，

其中，f_I为中频载波频率，t_s为采样周期，m为第几个采样点；

(5)由本地扩频码产生模块产生的本地扩频码序列按照分段存储的方式存入本地扩频码存储器，数据记为：p_i(n)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...X-1；本地扩频码存储器为乒乓buffer，支持对存储器同时进行读写操作；

(6)将I/Q数据和本地扩频码序列传输至第一级相干积分模块进行分段相关运算，依次做完Y*Z段，每段的第一级相干积分后的数据分别为：

${\mathrm{It}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Is}}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),i=\mathrm{0,1},...,Y*Z-1,$

${\mathrm{Qt}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\mathrm{\Σ}}}Q{s}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),i=\mathrm{0,1},...,Y*Z-1,$

如图2所示，将第一级相干积分后的I/Q两路各Y*Z个相关数据存入第一级相干数据存储器中，第一级相干积分的计算为离线计算，提高了运算的速度；

(7)第一级相干积分结果中相位差相同的值共有Y*Z个，其中共Z组，每组Y个数据，将每Y个数据从第一级相干数据存储器中取出并传输至第二级相干积分模块做第二级相干积分，其方法是通过Y点的快速傅里叶变换(FFT)运算做功率谱估计，功率谱输出的值即为相干累加的结果，实现两级相干积分：

(It2_Y*i，It2_Y*i+1，...，It2_Y*(i+1)-1)＝fft(It1_Y*i，It1_Y*i+1，...，It1_Y*(i+1)-1)，i＝0，1，...，Z-1，

(Qt2_Y*i，Qt2_Y*i+1，...，Qt2_Y*(i+1)-1)＝fft(Qt1_Y*i，Qt1_Y*i+1，...，Qt1_Y*(i+1)-1)，i＝0，1，...，Z-1；

如图3所示，为8点FFT计算示意图；

(8)数据传输至第三级非相干积分模块进行第三级非相干积分，对I/Q数据进行求模运算，并对多普勒相同的每Z个数据进行非相干累加，共得到Y个累加值：

${\mathrm{Dt}3}_i=\underset{j=0}{\overset{Z-1}{\mathrm{\Σ}}}[{\left({\mathrm{It}2}_{Y*j+i}\right)}^2+{\left({\mathrm{Qt}2}_{Y*j+i}\right)}^2],i=\mathrm{0,1},...,Y-1;$

(9)数据经过门限控制比较模块，完成门限值的计算，门限控制比较模块的门限值的计算分为门限模式和最大值模式：在门限模式下，将第三级非相干积分模块输出的累加值与门限进行比较，找出最大值及其对应的相位差和多普勒估值，若发现存在超过门限的谱线，则说明捕获到码，否则调整本地扩频码产生模块，进行下一轮捕获，重复步骤(6)到步骤(9)；在最大值模式下，计算完特定的时间与频率不确定度，找出其中的最大值。

数据预处理模块将A/D转换器产生的数据调整为固定通道数及固定位宽的数据，在前端方案发生变化时，保证了后面捕获引擎模块的独立性，增加了捕获引擎的可重用性。第一，对于不同的射频，由于内部AGC(自动增益控制)调整的动态范围不同，输出的模拟中频信号幅度也会不同，这样就会导致经过A/D变换后，有效数据的比特位宽不一致，数据预处理模块则可以根据不同射频的输出对有效的数据比特进行判断选择，调整为固定通道数和位宽后再把数据发给后面的捕获引擎。第二，对于多***多频点卫星导航(例如：GPSL1/L2/L5，北斗二代B1/B3，GLONASS以及Galineo等)，捕获单元外部可能会接多个射频模块，数据预处理模块则可以将多个射频模块的数据输入转换为固定通道数的数据，保证后面捕获引擎模块的独立性。第三，对于不同的A/D方案，输出的数字比特位宽可能不一致，数据预处理模块则可以根据不同的A/D方案，对有效数据比特进行分析判断，再对MSB(高位比特)进行截取，转换为固定位宽的数据。第四，对于抗干扰卫星导航接收机，常用的抗干扰方式是使用自适应多阵元天线***，即通过调整阵列的方向图在干扰的方向形成零陷，阻止干扰信号进入接收机，从而达到抗干扰的目的；在基带处理中需要增加抗干扰处理模块，抗干扰处理一般需要外部A/D具有较高的动态范围，即A/D位宽需要很宽；这时可以将抗干扰处理模块放到数据预处理模块中，去除干扰信号后，减小A/D数据位宽，之后再将数据送入后面的捕获引擎，通过这种方式，不仅可以保证捕获引擎的独立性，还可以减小捕获引擎的硬件资源消耗。

采样数据控制模块将数据预处理后的数据进行分段控制处理，再将数据存于采样数据存储器。等数据存满并启动第一级相干积分，再以***时钟速度从采样数据存储器将采样数据依次读出，送入第一级相干积分模块作相关运算。本模块的另外一个作用是，在每搜索一定相位差的数据之后，本模块就控制重新进行数据采样，使用新的采样数据进行捕获计算。这种方式能保证在高动态场景时，计算出来的相、频差与实际值更接近，以保证后续的载波跟踪能正常的工作。在多普勒偏移较快时，避免出现能成功捕获，但不能跟踪上的情况。

采样数据进入混频模块，进行下变频去中频处理，产生I/Q正交数据，分别记为：

Is_i(n)，其中i＝0，1，...，Y*Z-1；n＝0，1，...，X-1；

Qs_i(n)，其中i＝0，1，...，Y*Z-1；n＝0，1，...，X-1；

则：Is_i(n)＝S_i(n)*sin(2π*f_I*m*t_s)，Qs_i(n)＝S_i(n)*cos(2π*f_I*m*t_s)

其中，f_I为中频载波频率，t_s为采样周期，m为第几个采样点。

将IQ正交数据和本地扩频码序列传输至第一级相干积分模块进行分段相关运算，依次做完Y*Z段，每段的第一级相干积分后的数据分别为：

${\mathrm{It}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Is}}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),i=\mathrm{0,1},...,Y*Z-1;$

${\mathrm{Qt}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\mathrm{\Σ}}}Q{s}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),i=\mathrm{0,1},...,Y*Z-1;$

将第一级相干积分后的I/Q两路各Y*Z个相关数据存入第一级相干数据存储器中，第一级相干积分的计算为离线计算，提高了运算的速度。第一级相干积分结果中相位差相同的值共有Y*Z个，其中共Z组，每组Y个数据，将每Y个数据从第一级相干数据存储器中取出并传输至第二级相干积分模块做第二级相干积分，其方法是通过Y点的快速傅里叶变换FFT做功率谱估计，功率谱输出的值即为相干累加的结果，这样就实现了两级相干积分：

(It2_Y*i，It2_Y*i+1，...，It2_Y*(i+1)-1)＝fft(It1_Y*i，It1_Y*i+1，...，It1_Y*(i+1)-1)，i＝0，1，...，Z-1；

(Qt2_Y*i，Qt2_Y*i+1，...，Qt2_Y*(i+1)-1)＝fft(Qt1_Y*i，Qt1_Y*i+1，...，Qt1_Y*(i+1)-1)，i＝0，1，...，Z-1；。

数据传输至第三级非相干积分模块进行第三级非相干积分，对I/Q数据进行求模运算，并对多普勒相同的每Z个数据进行非相干累加，共得到Y个累加值：

${\mathrm{Dt}3}_i=\underset{j=0}{\overset{Z-1}{\mathrm{\Σ}}}[{\left({\mathrm{It}2}_{Y*j+i}\right)}^2+{\left({\mathrm{Qt}2}_{Y*j+i}\right)}^2],i=\mathrm{0,1},...,Y-1.$

第三级非相干积分非相干积分完成后需进行门限计算与比较，门限控制分为门限模式和最大值模式：门限模式包括门限计算和门限比较两个步骤：(1)门限计算：门限值选取为均值+M倍方差，M值可通过软件进行配置，其默认值为8。计算判决门限时，是以当前计算结果前最近的一段码片与多普勒频率格的相关值做平均，作为判决门限。在高动态的应用场景或快速变化的信道环境中，这样可以最大程度的保证所计算出来的判决门限是新鲜的、实时的，可有效提高捕获概率。(2)门限比较：将第三级非相干积分模块输出的累加值与门限进行比较，找出超过门限值的点及其对应的相位差和多普勒估值。若发现存在超过门限的谱线，并不马上判断相位与多普勒频率成功找出。而是继续计算后续几个相位和多普勒频率格的相关值，比较第一次大于门限值的相关值与后续计算出的几次相关值，找出其中最大的一个，这个相关值对应的相位差和多普勒频率差才是最精准的。这种方式可有效降低虚警概率。若没有找到超过门限的点，则需调整本地扩频码产生模块，进行下一轮捕获。

最大值模式：计算完特定的时间与频率不确定度，找出其中的最大值，我们取该最大值为正确捕获的码和多普勒估值。这种模式使用于低信噪比环境，在牺牲一定捕获时间的条件下有效提高了捕获灵敏度。

Claims (7)

1.卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路，与A/D转换器的输出端连接，其特征在于：它包括数据预处理模块、采样数据控制模块、混频模块、本地扩频码产生模块和单捕获引擎，单捕获引擎包括本地扩频码存储器、第一级相干积分模块、第一级相干数据存储器、第二级相干积分模块、第三级非相干积分模块和门限控制比较模块；数据预处理模块的输出端通过采样数据控制模块与混频模块的输入端连接，混频模块的输出端与第一级相干积分模块的一个输入端连接，本地扩频码产生模块通过本地扩频码存储器与第一级相干积分模块的另一个输入端连接，第一级相干积分模块的输出端依次通过第一级相干数据存储器、第二级相干积分模块和第三级非相干积分模块与门限控制比较模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路，其特征在于：它还包括一个采样数据存储器，采样数据存储器与采样数据控制模块连接。

3.卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)卫星导航接收机天线接收卫星导航信号，并将接收到的卫星导航信号传输至射频下变频器进行下变频处理，下变频处理后的信号再经过A/D转换器转换为数字中频信号；

(2)数字中频信号进入捕获单元的数据预处理模块，数据预处理模块将数字中频信号调整为固定通道数及固定位宽的数据；

(3)数据预处理模块处理后的数据进入采样数据控制模块进行分段控制处理，采样数据控制模块将采样数据分成Y*Z个数据块，每个数据块包括X个数据样点数据记为S_i(n)，其中，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1，数据块保存于采样数据存储器中；

(4)采样数据控制模块处理后的数据传输至混频模块进行下变频去中频处理，产生I/Q正交数据，分别记为：

Is_i(n)＝S_i(n)*sin(2π*f_I*m*t_s)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1；

Qs_i(n)＝S_i(n)*cos(2π*f_I*m*t_s)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...，X-1，

其中，f_I为中频载波频率，t_s为采样周期，m为第几个采样点；

(5)由本地扩频码产生模块产生的本地扩频码序列按照分段存储的方式存入本地扩频码存储器，数据记为：p_i(n)，i＝0，1，...，Y*Z-1，n＝0，1，...X-1；

(6)将I/Q数据和本地扩频码序列传输至第一级相干积分模块进行分段相关运算，依次做完Y*Z段，每段的第一级相干积分后的数据分别为：

${\mathrm{It}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Is}}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),i=\mathrm{0,1},...,Y*Z-1,$

${\mathrm{Qt}1}_i=\underset{x=0}{\overset{X-1}{\mathrm{\Σ}}}Q{s}_i\left(x\right)*p_i\left(x\right),i=\mathrm{0,1},...,Y*Z-1,$

将第一级相干积分后的I/Q两路各Y*Z个相关数据存入第一级相干数据存储器中；

(7)第一级相干积分结果中相位差相同的值共有Y*Z个，其中共Z组，每组Y个数据，将每Y个数据从第一级相干数据存储器中取出并传输至第二级相干积分模块做第二级相干积分，其方法是通过Y点的快速傅里叶变换运算做功率谱估计，功率谱输出的值即为相干累加的结果，实现两级相干积分：

(It2_Y*i，It2_Y*i+1，...，It2_Y*(i+1)-1)＝fft(It1_Y*i，It1_Y*i+1，...，It1_Y*(i+1)-1)，i＝0，1，...，Z-1，

(Qt2_Y*i，Qt2_Y*i+1，...，Qt2_Y*(i+1)-1)＝fft(Qt1_Y*i，Qt1_Y*i+1，...，Qt1_Y*(i+1)-1)，i＝0，1，...，Z-1；

(8)数据传输至第三级非相干积分模块进行第三级非相干积分，对I/Q数据进行求模运算，并对多普勒相同的每Z个数据进行非相干累加，共得到Y个累加值：

${\mathrm{Dt}3}_i=\underset{j=0}{\overset{Z-1}{\mathrm{\Σ}}}[{\left({\mathrm{It}2}_{Y*j+i}\right)}^2+{\left({\mathrm{Qt}2}_{Y*j+i}\right)}^2],i=\mathrm{0,1},...,Y-1;$

(9)数据经过门限控制比较模块，完成门限值的计算，门限控制分为门限模式和最大值模式，在门限模式下，并将第三级非相干积分模块输出的累加值与门限进行比较，找出最大值及其对应的相位差和多普勒估值，若发现存在超过门限的谱线，则说明捕获到码，否则调整本地扩频码产生模块，进行下一轮捕获，重复步骤(6)到步骤(9)；在最大值模式下，计算完特定的时间与频率不确定度，找出其中的最大值。

4.根据权利要求3所述的卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法，其特征在于：所述的本地扩频码存储器为乒乓buffer，以便同时对该存储器进行读/写访问。

5.根据权利要求3所述的卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法，其特征在于：所述的第一级相干积分的计算为离线计算。

6.根据权利要求3所述的卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法，其特征在于：所述的门限模式中，门限值的计算是以当前计算结果前最近的一段码片与多普勒频率格的相关值做平均，作为判决门限。

7.根据权利要求3所述的卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获方法，其特征在于：所述的门限模式中，门限判决时若发现存在超过门限的谱线，继续计算后续几个相位和多普勒频率格的相关值，比较第一次大于门限值的相关值与后续计算出的几次相关值，取其中最大的一个。

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