１　理論分析

兩個信號之間的互相關(guān)定義為［８］：ＲＣ（τ）＝∫ｘ（ｔ）ｙ（ｔ＋τ）ｄｔ式中：ｘ和ｙ是兩個互相關(guān)聯(lián)的信號；ＲＣ（τ）為互相關(guān)函數(shù)。對北斗二號信號，ｘ和ｙ就是Ｇｏｌｄ碼，ＲＣ（τ）的波形顯示在特定的點τ１，τ２，…，τｎ有多個峰。北斗二號信號可以簡單地表示為多個衛(wèi)星信號的線性組合，每個信號有適當?shù)难舆t和衰減。下面以兩顆衛(wèi)星信號為例進行說明，對于多顆衛(wèi)星的情況，與兩顆衛(wèi)星的情況類似，這里就不進一步說明。兩顆北斗二號衛(wèi)星的復(fù)合信號表示為：Ｓ（ｔ）＝Ａ１Ｄ１ＰＮ１（ｔ）ｃｏｓ（ω１ｔ＋Φ１）＋　　　　Ａ２Ｄ２ＰＮ２（ｔ＋ｄｔ）ｃｏｓ［ω２（ｔ＋ｄｔ）＋Φ２］式中：Ａ１和Ａ２是對應(yīng)的兩個衛(wèi)星信號的振幅；Ｄ１和Ｄ２是為ＳＶ１及ＳＶ２的數(shù)據(jù)比特；ＰＮ１及ＰＮ２是兩個衛(wèi)星Ｇｏｌｄ碼；ω１和ω２是為兩顆北斗二號衛(wèi)星的多普勒頻率；Φ１和Φ２是兩個信號的載波相位；ｄｔ是兩個信號到達的相對時間之差。該復(fù)合北斗二號信號與ＰＮ２的互相關(guān)為：Ｒ２（τ）＝∫Ｓ（ｔ）ＰＮ２（ｔ＋τ）ｅｘｐ｛ｊ［ω２ｌ（ｔ＋τ）＋Φ２ｌ］｝ｄｔ式中：ω２ｌ是本地產(chǎn)生的信號多普勒；Φ２ｌ是本地產(chǎn)生的載波相位；ｊ是復(fù)指數(shù)。這種關(guān)聯(lián)性可以為兩個部分。一是ＰＮ２的自相關(guān)，另一是ＰＮ２與ＰＮ１互相關(guān)。確定Ｒ２（τ）的自相關(guān)部分，就要從中減去互相關(guān)部分。由于相關(guān)運算是線性操作，互相關(guān)可以直接去掉?；ハ嚓P(guān)的表達式如下：Ｃ（τ）＝∫Ａ１Ｄ１ＰＮ１（ｔ）ｅｘｐ｛ｊ（ω１ｔ＋Φ１）｝ＰＮ２（ｔ＋τ）ｅｘｐ｛ｊ［ω２ｌ（ｔ＋τ）＋Φ２ｌ］｝ｄｔ　　自相關(guān)項表示為：Ｒ２ｅ（τ）＝Ｒ２（τ）－Ｃ（τ）　　在接收機中去掉互相關(guān)的步驟為：計算Ｒ２（τ）；計算Ｃ（τ）；計算Ｒ２ｅ（τ）＝Ｒ２（τ）－Ｃ（τ）；重復(fù)計算。這里的互相關(guān)是指除了要計算的衛(wèi)星信號之外的所有其他衛(wèi)星信號的干擾，弱信號與強信號之間的互相關(guān)值達到弱信號的自相關(guān)值可比的數(shù)量級，因此必須消除；弱信號與弱信號的互相關(guān)的值很小，可以忽略不計。消除互相關(guān)以后，對弱信號進行自相關(guān)處理。

２　分　析

２．１　影響衛(wèi)星信號的互相關(guān)因素分析

自主北斗二號與基于網(wǎng)絡(luò)的北斗二號之間，影響互相關(guān)的因素有明顯的差異。主要區(qū)別是搜索空間不同，基于網(wǎng)絡(luò)的北斗二號的搜索空間很?。郏梗保埃?，主要由于：

（１）基于網(wǎng)絡(luò)的北斗二號相對自主北斗二號降低了約１０倍的搜索空間；

（２）在衛(wèi)星信號很強的情況下，多普勒不確定性主要是由用戶的移動造成的，基于網(wǎng)絡(luò)的北斗二號將把快速移動用戶的多普勒頻率從自主模式下的１０ｋＨｚ降到幾百赫茲，對于一般用戶降到幾個赫茲。由于搜索空間小，互相關(guān)發(fā)生的幾率大大降低。

相關(guān)法影響互相關(guān)的有兩種方式：

（１）預(yù)檢測積分時間增長時，互相關(guān)值隨著多普勒的變化而變化，互相關(guān)信號出現(xiàn)的概率將隨著多普勒頻率的下降而下降。

（２）不同衛(wèi)星之間導(dǎo)航信息不同，導(dǎo)航數(shù)據(jù)位會消除互相關(guān)效應(yīng)。對于長時間的預(yù)檢測積分，不同衛(wèi)星之間的導(dǎo)航位是相同的可能性非常小。在基于網(wǎng)絡(luò)的北斗二號中，通過網(wǎng)絡(luò)得到可靠的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，使預(yù)檢測積分的時間加長，互相關(guān)進一步變小。

２．２　互相關(guān)和自相關(guān)的圖形表示

略

２．３　如何區(qū)分自相關(guān)和互相關(guān)

對于各種自相關(guān)和互相關(guān)，主峰值非常相似，主峰值之外的旁瓣變化很大。自相關(guān)的旁瓣的能量值相對于其主峰值很小，但是互相關(guān)的旁瓣的能量值相對于其主峰值很大。這將是形成互相關(guān)檢測算法的基礎(chǔ)。

從本質(zhì)上講，要形成一個旁瓣能量統(tǒng)計測試，以確定是自相關(guān)還是互相關(guān)的主峰。由于白噪聲的存在，測試應(yīng)該區(qū)分自相關(guān)與噪聲對互相關(guān)與噪聲。

３　互相關(guān)檢測算法設(shè)計

開始進行捕獲時，就要找到超過設(shè)定閾值的峰值。找出Ｍ個峰值及非相干和陣列。檢測流程分兩個步驟：第一步僅著眼于Ｍ峰值，處理如下：３７第５期黃海生，等：一種基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)檢測算法研究（１）尋找所有接近于檢測峰值的峰值；（２）除了主峰值外，如果沒有大于設(shè)定的Ａ值，認為是自相關(guān)；（３）如果多于Ｎ個峰值大于設(shè)定的Ｂ值，檢測到的峰值是互相關(guān)；（４）如果兩種情況都沒有，上面檢測沒有結(jié)果，進入下一步檢測。

第二步考慮非相干和（Ｎｏｎ－Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｓｕｍ，ＮＣＳ）陣列。

（１）尋找所有接近于檢測峰值的峰值；（２）對峰值超過Ｃ的峰值進行計數(shù)；（３）如果計數(shù)的結(jié)果小于Ｄ，為自相關(guān)，否則為互相關(guān)。Ｍ，Ｎ，Ａ，Ｂ，Ｃ和Ｄ的值通過寄存器進行設(shè)定。４　結(jié)　論系統(tǒng)分為軟件和硬件兩部分，軟件采用ＡＲＭ公司的ＡＲＭ９２６ＥＪ－Ｓ開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)；硬件采用Ｘｉｌｉｎｘ的ＦＰＧＡ?。兀茫担郑蹋兀常常皩崿F(xiàn)；ＲＦ芯片采用ＳＤＴ６１１２芯片；網(wǎng)絡(luò)功能調(diào)用客戶端軟件ＳＤＴ－ＣｏｍｐａｓｓＩＩ?。保跋到y(tǒng)，該軟件具有標準的ｓｕｐｌ接口。物理連接采用ＰＣ機實現(xiàn)與標準的ｓｕｐｌ服務(wù)器相連接，通過ＡＲＭ９２６ＥＪ－Ｓ的串口，把導(dǎo)航數(shù)據(jù)輸入到北斗二號接收機測試系統(tǒng)。

對算法進行了實際測試，在弱信號下，系統(tǒng)的冷啟動靈敏度從２８ｄＢＨｚ提高到２１ｄＢＨｚ，系統(tǒng)的捕獲性能得到明顯提高。