GPS信号捕获基本原理

GPS卫星发送的信号一般由3个分量组成：载波、伪码和导航电文，其中伪码和导航电文采用BPSK技术去调制载波。

GPS使用的两个L波段两种载频：

1 GPS搜索捕获原理

为了跟踪和解码GPS信号，首先要捕获到GPS信号。将捕获到的GPS信号的数据传递给跟踪过程，再通过跟踪过程便可得到卫星的导航电文。传统的GPS捕获方法有：串行搜索捕获、滑动相关法、循环相关法、PMF算法。

1.1串行搜索捕获方式

串行搜索在同一搜索时间内仅完成对一个可能区间的搜索。设置本地扩频序列的定时初相，本地生成的序列与输入信号进行相关处理。其基本结构如图1所示。

在固定的检测区间上，输出信号与预置的门限值比较，若低于门限值，则对本地序列的相位增加一个增量，再进行相关比较，直到输出超过门限值，认为捕获完成，本地序列相位不再增加，转入跟踪过程。

    串行捕获的最大优点是：只使用一个相关器，设备简单，在使用长码的时候可减少对硬件资源的占用。缺点是搜索时间可能很长，对长码更是如此。

1.2并行搜索捕获方式

并行搜索能在一个搜索时间内完成对整个不确定区域的搜索。假设接收序列与本地序列时间差的不确定区域为个码片，若本地扩频序列g(t)逐个延迟半个码片间隔()，则需要2从个相关器。每个相关器都同时检查个码片，其它们的输出经比较器选出最大值，对应的本地扩频序列被认为与接收信号实现了粗略同步。其基本结构如图2所示。

并行搜索的优点是：能在一个搜索时间内完成捕获。缺点是使用多个相关器，占用较多的硬件资源。仅适合于做短码的相关运算。

    因此，在实际低信噪比环境下，采用单纯的串行捕获方式或者是单纯的并行捕获方式是不合理的，很多情况下，我们需要结合两者的优点实现低信噪比环境下微弱信号的捕获。