CN102662183A - Gps信号捕获方法与系统 - Google Patents

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CN102662183A CN2012101283352A CN201210128335A CN102662183A CN 102662183 A CN102662183 A CN 102662183A CN 2012101283352 A CN2012101283352 A CN 2012101283352A CN 201210128335 A CN201210128335 A CN 201210128335A CN 102662183 A CN102662183 A CN 102662183A
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Abstract

本发明公开一种GPS信号捕获方法与系统，该方法与系统将快速傅里叶变换(FFT)、双块零拓展(Double Block Zero Padding，DBZP)、差分相干、频差修正等技术有机地结合，使其既能实现高效快速的GPS信号捕获，还能改善快速傅里叶变换计算过程中由大多普勒频移引起码片速率变化而造成的相关功率损失；此外，频差修正技术还能够削弱残余多普勒频移误差造成的功率损失，并实现高效快速的捕获。

Description

GPS信号捕获方法与系统
技术领域
本发明涉及GPS(Global Position System，全球定位系统)弱信号捕获领域，具体涉及一种GPS信号捕获方法与系统。
背景技术
目前，GPS已经在全世界得到了广泛的应用，但大多是在信号条件较理想的环境中。当信号条件不理想时，例如在室内、森林和城市等环境中，遮挡、多径和干扰等现象较严重，GPS就得不到很好的应用。而这些环境恰是人类活动的主要场所，在这些环境中有很多重要的GPS应用需求，高性能GPS卫星导航接收机正是为满足这一需求而产生的，成了导航领域的主要研究方向。而GPS信号的高灵敏度捕获算法处在GPS接收机基带信号处理的最前端，是提高GPS接收机性能的关键。
传统的快速傅里叶变换(FFT)的频域捕获技术具有运算效率高的特性，但积累时间不能过长。差分相干处理技术将相干积分结果进行差分处理，延长了积累时间，提高了弱GPS信号的捕获灵敏度。然而当接收机和GPS卫星相对速度较大时，接收机接收的GPS信号将产生较大的多普勒频移，在长时间积分下，大多普勒频移将对码片速率产生较大影响，造成码周期不准，用FFT做循环卷积时存在相关功率损失；差分相干捕获也会引起残余载波多普勒频率的相关功率损失。Ziedan N I，焦瑞祥等人利用DBZP技术减小了FFT计算过程中由大多普勒频移引起码片速率变化造成的相关功率损失，然而捕获过程中，在每个预检测积分时间内都需要对最可靠的数据位组合进行估计，并利用它去掉先前的数据位，这样需要较大的运算开销。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种GPS信号捕获方法与系统，该方法与系统能够有效降低在傅里叶变换过程中由大多普勒频移引起码片速率变化而造成的相关功率损失。
为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：
一种GPS信号捕获方法，包括如下步骤：
步骤一：对卫星发射GPS模拟信号进行下变频及采样，并设定合适的多普勒频移变量初值及最大值即设定多普勒频移搜索范围，同时设定多普勒频移搜索间隔、检测阈值、卫星号变量初值及卫星号最大值；
步骤二：根据待搜索的卫星号及其多普勒频率偏移产生本地伪码信号；
步骤三：对采样后的GPS信号和本地产生的伪码信号进行双块零拓展；
步骤四：对步骤三中经双块零拓展后的信号利用快速傅里叶变换循环卷积进行相关运算；
步骤五：对步骤四的相关结果进行处理，并保留第一个有用信息子块；
步骤六：对保存的有用信息子块进行差分相干累加；
步骤七：计算步骤六中差分相干结果的相关均值，并从步骤六的差分相干结果中找出最大相关值，然后计算最大相关值与相关均值的比值(Maximumto mean，MTM)；
步骤八：将步骤七中计算的最大相关值与相关均值的比值与步骤一所设定的检测阈值进行比较；若比较结果超过检测阈值，则步骤七中最大相关值所对应的码相位和多普勒频移值即为初次捕获的码相位和多普勒频移值；若比较结果未超过检测阈值，则重复步骤二搜索同一颗卫星的下一多普勒频移，当该颗卫星所设频率点搜完后，则重复步骤二搜索下一颗卫星，直到搜索完所有的卫星，则退出捕获，表示捕获不成功。
为了能够削弱残余载波多普勒频移造成的功率损失，作为上述方案的改进，本发明在获得了初次捕获的码相位和多普勒频移之后，还进一步包括对初次捕获的多普勒频移进行修正的步骤，即
步骤九：根据步骤六的差分相干结果，首先利用式①求出多普勒频移误差的估计值，然后根据多普勒频移误差的估计值利用式②对初次捕获的多普勒频移值进行修正；
Figure BDA0000158189490000021
①
上式中，
Figure BDA0000158189490000022
为多普勒频移误差的估计值，Ta为相干积分时间，
Figure BDA0000158189490000023
为
Figure BDA0000158189490000024
下第k段码时延为的相关结果，
Figure BDA0000158189490000026
为
Figure BDA0000158189490000027
下第
Figure BDA0000158189490000028
段码时延为
Figure BDA0000158189490000029
的相关结果，
Figure BDA00001581894900000210
为初次捕获的多普勒频移值；
Figure BDA00001581894900000211
②
上式中，
Figure BDA00001581894900000212
为修正后的多普勒频移值，
Figure BDA00001581894900000213
为初次捕获的多普勒频移值，
Figure BDA00001581894900000214
为多普勒频移误差的估计值；
步骤十：利用修正后的多普勒频移对码相位进行二次搜索，即利用修正后的多普勒频移值重复步骤二进行捕获，若在修正后的多普勒频移上捕获成功，则此时最大相关值所对应的码相位和修正后的多普勒频移值即为捕获结果。
上述方案中，所述多普勒频移搜索范围最好为-10KHz～10KHz。
上述方案中，所述多普勒频移搜索间隔最好为250Hz～500Hz。
上述方案中，所述检测阈值最好介于3～7之间。
上述方案中，所述卫星号变量的初值最好为1，最大值为30。
一种GPS信号捕获系统，包括如下模块：
变频采样模块：对卫星发射GPS模拟信号进行下变频并采样；
本地伪码产生模块：根据待搜索的卫星号及其多普勒频率偏移产生本地伪码信号；
双块零拓展模块：分别对变频采样模块输出的GPS信号和本地伪码产生模块输出的伪码信号进行双块零拓展；
快速傅里叶变换循环卷积相关模块：对双块零拓展模块输出的信号利用快速傅里叶变换循环卷积进行相关运算；
有用信息保存模块：对快速傅里叶变换循环卷积相关模块输出的相关结果进行处理，并保留第一个有用信息子块；
累加模块：对有用信息保存模块内保存的有用信息子块进行差分相干累加；
最大相关值与相关均值的比值计算模块：计算累加模块输出的差分相干结果的相关均值，并从累加模块输出的差分相干结果中找出最大相关值，然后计算此时的最大相关值与相关均值的比值；
最大相关值与相关均值的比值阈值检测模块：将最大相关值与相关均值的比值计算模块输出的最大相关值与相关均值的比值与预先设定的检测阈值进行比较；若比较结果超过检测阈值，则最大相关值与相关均值的比值计算模块中的最大相关值所对应的码相位和多普勒频移值即为初次捕获的码相位和多普勒频移值；若比较结果未超过检测阈值，则返回至本地伪码产生模块搜索同一颗卫星的下一多普勒频移，当该颗卫星所设频率点搜完后，则重复本地伪码产生模块搜索下一颗卫星，直到搜索完所有的卫星，则退出捕获，表示捕获不成功。
作为上述方案的改进，在最大相关值与相关均值的比值阈值检测模块的输出端，还接有对初次捕获的多普勒频移进行修正的修正模块，该修正模块首先根据累加模块输出的差分相干结果，求出多普勒频移误差的估计值，并利用该多普勒频移误差的估计值对初次捕获的多普勒频移进行修正；然后利用修正后的多普勒频移值对码相位进行二次搜索，即利用修正后的多普勒频移值重复步骤二进行捕获，若在修正后的多普勒频移上捕获成功，则此时最大相关值所对应的码相位和修正后的多普勒频移值即为捕获结果。
与现有技术相比，本发明将快速傅里叶变换(FFT)、双块零拓展(DoubleBlock Zero Padding，DBZP)、差分相干、频差修正等技术有机地结合，这样既能实现高效快速的GPS信号捕获，还能改善快速傅里叶变换计算过程中由大多普勒频移引起码片速率变化而造成的相关功率损失；此外，本发明在捕获过程中还引入了频差修正技术，削弱了残余多普勒频移误差造成的功率损失，并实现高效快速的捕获。
附图说明
图1为一种GPS信号捕获系统的原理图。
具体实施方式
本发明一种GPS信号捕获方法，如图1所示，包括有如下步骤：
步骤一：对卫星发射的GPS模拟信号进行下变频及采样，并设定合适的多普勒频移变量初值及最大值即设定多普勒频移搜索范围，同时设定多普勒频移搜索间隔、检测阈值、卫星号变量初值及卫星号最大值。
在本发明中，所述多普勒频移搜索范围为-10KHz～10KHz。所述多普勒频移的搜索间隔为250Hz～500Hz。所述检测阈值是指MTM检测阈值，其中MTM表示最大相关值与相关均值的比值，若计算所得MTM超过检测阈值BT即认为信号被准确捕获，在本发明中，所述检测阈值BT设定为3～7之间。根据目前GPS卫星的数目，在本发明中，所述卫星号变量的初值设定为1，最大值设定为30。
从卫星发射的L1频段GPS模拟信号下变频和采样后的数字中频信号为
Figure BDA0000158189490000041
式中，A为信号幅度，d(t)为导航数据信息，C(t)为C/A码，fd为多普勒频移，fL1为高频载波频率，fIF为中频载波频率，φ为初始相位，n(t)为加性高斯白噪声，tj为第j个采样时刻，τ为信号到达接收机的时延。
步骤二：根据待搜索的卫星号及其多普勒频率偏移产生本地伪码信号。
第k个时间段本地产生的伪码信号模型为
Figure BDA0000158189490000042
式中，sk(i)第k个时间段本地产生的伪码信号，C(t)为C/A码，为多普勒频移估计值，fL1为高频载波频率，fIF为中频载波频率，
Figure BDA0000158189490000044
为i个采样时刻，
Figure BDA0000158189490000045
为时延的估计值。
步骤三：对采样后的GPS信号和本地产生的伪码信号进行双块零拓展。
由于多普勒频移对码相位的影响因子为
Figure BDA0000158189490000046
当多普勒频移较大且积累时间较长时，造成码片速率发生较大变化，从而对码周期产生较大影响，直接利用FFT对数字中频信号与本地信号做相关并进行差分累加，会造成相关峰值衰减较大，从而影响捕获灵敏度，DBZP技术可以改善在FFT计算过程中由大多普勒频移引起码片速率变化造成的相关功率损失。
拓展后的中频采样GPS信号和本地产生的伪码GPS信号分别表示为
Figure BDA0000158189490000047
Figure BDA0000158189490000048
式中，rk(i)为第k个相干时间段的数字中频信号；sk(i)第k个时间段本地产生的伪码信号。
步骤四：对步骤三中经双块零拓展后的信号利用快速傅里叶变换循环卷积进行相关运算；
Figure BDA0000158189490000052
式中，
Figure BDA0000158189490000053
为
Figure BDA0000158189490000054
下的不同码时延的相关结果，A为信号幅度，d(k)为第k时刻的导航数据信息，
Figure BDA0000158189490000055
为C/A码循环卷积相关值、
Figure BDA0000158189490000056
Ta为相干积分时间，
Figure BDA0000158189490000057
为残余多普勒频移偏差，j为复信号的虚部单位，k为第k时刻，θ为其他常数量相位，n(k)为积分后的噪声项、其方差为
步骤五：对步骤四的相关结果进行处理，并保留第一个有用信息子块。
将式(5)中的第一个有用信息子块保存，即
Figure BDA00001581894900000510
τ ^ TM N T s - - - ( 6 )
式中，
Figure BDA00001581894900000512
为下的不同码时延的相关结果。
步骤六：对保存的有用信息子块进行差分相干累加。
对式(6)中保存的信息进行K次差分累加得
Figure BDA00001581894900000514
式中，
Figure BDA00001581894900000515
为差分相干累加后的信号，
Figure BDA00001581894900000516
为
Figure BDA00001581894900000517
下第k段码时延为
Figure BDA00001581894900000518
的保存有用信息字块后的相关结果，
Figure BDA00001581894900000519
为
Figure BDA00001581894900000520
下第
Figure BDA00001581894900000521
段码时延为的保存有用信息字块后的相关结果。
步骤七：计算步骤六中差分相干结果的相关均值，并从步骤六的差分相干结果中找出最大相关值，然后计算最大相关值与相关均值的比值(Maximumto mean，MTM)。
差分相干累加后的信号
Figure BDA00001581894900000523
的均值为
式中，mz为相关均值，A为信号幅度，
Figure BDA00001581894900000525
为C/A码循环卷积相关值，
Figure BDA00001581894900000526
Figure BDA00001581894900000527
为残余多普勒频移偏差，Ta为相干积分时间，j为复信号的虚部单位，d(k)为第k时刻的导航数据信息，
Figure BDA00001581894900000528
为第
Figure BDA00001581894900000529
时刻的导航数据信息。
捕获时，差分相干累加后的信号
Figure BDA00001581894900000530
的判决值可表示为
步骤八：将步骤七中计算的最大相关值与相关均值的比值与步骤一所设定的检测阈值进行比较；若比较结果超过检测阈值，则步骤七中最大相关值所对应的码相位和多普勒频移值即为初次捕获的码相位和多普勒频移值；若比较结果未超过检测阈值，则重复步骤二搜索同一颗卫星的下一多普勒频移，当该颗卫星所设频率点搜完后，则重复步骤二搜索下一颗卫星，直到搜索完所有的卫星，则退出捕获，表示捕获不成功。
本发明在获得了初次捕获的码相位和多普勒频移的估计值之后，即可以作为捕获结果进行输出。
在捕获过程中，当码相位完全对齐且多普勒频移误差为零时，式(8)中的
Figure BDA0000158189490000061
项具有最大值1。此时，式(8)中相邻累加项中多普勒频移偏差保持不变，则初次捕获的相位估计值为
式中，φ为初次捕获的相位估计值，mz为最大相关值，
Figure BDA0000158189490000064
为残余多普勒频移偏差，Ta为相干积分时间。
然而，随着积累时间的增加残余多普勒频移误差将变大，导致该项值降低，从而影响捕获性能。因此为了能够削弱残余多普勒频移误差造成的功率损失，以进一步提高捕获效果，本发明还进一步包括对初次捕获的多普勒频移进行修正的步骤，即
步骤九：根据步骤六的差分相干结果，首先利用式(11)求出多普勒频移误差的估计值，然后根据多普勒频移误差的估计值利用式(12)对初次捕获的多普勒频移值进行修正；
Figure BDA0000158189490000065
Figure BDA0000158189490000066
式中，
Figure BDA0000158189490000067
多普勒频移误差的估计值，Ta为相干积分时间，为
Figure BDA0000158189490000069
下第k段码时延为
Figure BDA00001581894900000610
的相关结果，
Figure BDA00001581894900000611
为
Figure BDA00001581894900000612
下第
Figure BDA00001581894900000613
段码时延为
Figure BDA00001581894900000614
的相关结果，
Figure BDA00001581894900000615
为初次捕获的多普勒频移值；
Figure BDA00001581894900000616
式中，
Figure BDA00001581894900000617
为修正后的多普勒频移值，
Figure BDA00001581894900000618
为初次捕获的多普勒频移值，
Figure BDA00001581894900000619
为多普勒频移误差的估计值；
步骤十：利用修正后的多普勒频移值对码相位进行二次搜索，即利用修正后的多普勒频移值重复步骤二进行捕获，若在修正后的多普勒频移上捕获成功，则此时最大差分相干值所对应的码相位和修正后的多普勒频移值即为捕获结果。
对修正后的结果进行二次捕获，减小了残余多普勒频移的影响，提高了捕获频率精度，即减小了式(8)中
Figure BDA00001581894900000620
的值。
下面对上述捕获算法性能进行分析：
在没有信号存在时(H0)，式(9)检测量近似为中心χ2分布
Figure BDA0000158189490000071
式中，方差
当有信号存在时(H1)，式(9)检测量近似为非中心卡方(χ2)分布
Figure BDA0000158189490000073
式(14)中均值mz同式(8)中均值，方差为
设检测阈值为BT，利用式(9)在N个累加值
Figure BDA0000158189490000075
中寻找最大值，如果此最大值大于检测阈值BT，这时正确检测概率为
Figure BDA0000158189490000076
漏警概率为
Figure BDA0000158189490000077
虚警概率为
Figure BDA0000158189490000078
由式(14)-(17)知，捕获性能和均值mz的值密切相关。
当积累时间一定时，较大的普勒频移将引起码片速率变化较快，造成标准C/A码与接收的C/A码相对偏移较多，从而引起较大的相关功率损失。设经过时间Tcs后，标准C/A码和接收的C/A码相对偏移一个采样点，则Tcs可表示为
Figure BDA0000158189490000079
表1描述了采样频率为12MHz时，多普勒偏移fd与Tcs之间的关系。由表1知，多普勒频移越大，标准C/A码和接收的C/A码之间偏移一个采样点经过的时间越短，在相同的累积时间内偏移的采样点数越多。
表1采样频率为12MHz时，fd与Tcs的关系
设最坏情况下，N个采样点有
Figure BDA00001581894900000711
个采样点偏移(未对齐)。根据伪码特性，未对齐码对相干值总和的贡献几乎为零，如果不进行处理，直接用循环卷积对数字中频信号与本地信号做相关，有
由式(19)知，越大，
Figure BDA00001581894900000714
值越小。
采用双块零拓展做相关后，对接收信号做双块拓展，拓展后的两个连续数据块，与补零拓展后的本地信号大致N点相关对齐，则式(8)中接近理想值。因此，捕获中采用双块零拓展技术后，式(8)中相关值得到了提升，从而改善了均值mz，提高了捕获灵敏度。
捕获过程中，采用频差修正技术后，多普勒频移得到了更精确地校正，即采用频差修正技术后，多普勒频移偏差
Figure BDA0000158189490000083
减小了，从而减小了
Figure BDA0000158189490000084
引起的功率损失，提高了捕获性能。
由上述分析知，捕获中将双块零拓展和频差修正技术结合后，更大程度上提高了弱GPS信号的正确检测概率，即提高了弱GPS信号捕获灵敏度。
上述方法即可以通过软件流程来实现(此时可将软件流程嵌入到GPS软件接收机中)，也可以采用硬件实体来实现(此时可将硬件实体嵌入到GPS硬件接收机中)。
采用上述方法所实现的一种GPS信号捕获系统，如图1所示，包括如下模块：
变频采样模块：对卫星发射的GPS模拟信号进行下变频并采样；
本地伪码产生模块：根据待搜索的卫星号及其多普勒频率偏移产生本地伪码信号；
双块零拓展模块：分别对变频采样模块输出的采样后的GPS信号和本地伪码产生模块输出的伪码信号进行双块零拓展；
快速傅里叶变换循环卷积相关模块：对双块零拓展模块输出的信号利用快速傅里叶变换循环卷积进行相关运算；
有用信息保存模块：对快速傅里叶变换循环卷积相关模块输出的相关结果进行处理，并保留第一个有用信息子块；
累加模块：对有用信息保存模块内保存的有用信息子块进行差分相干累加；
最大相关值与相关均值的比值计算模块：计算累加模块输出的差分相干结果的相关均值，并从累加模块输出的差分相干结果中找出最大相关值，然后计算此时的最大相关值与相关均值的比值；
最大相关值与相关均值的比值阈值检测模块：将最大相关值与相关均值的比值计算模块输出的最大相关值与相关均值的比值与预先设定的检测阈值进行比较；若比较结果超过检测阈值，则最大相关值与相关均值的比值计算模块中最大相关值所对应的码相位和多普勒频移值即为初次捕获的码相位和多普勒频移值；若比较结果未超过检测阈值，则返回至本地伪码产生模块搜索下一多普勒频移，当该颗卫星所设频率点搜完后，则重复本地伪码产生模块搜索下一颗卫星，直到搜索完所有的卫星，则退出捕获，表示捕获不成功。
为了削弱了残余多普勒频率误差造成的功率损失，本发明在最大相关值与相关均值的比值阈值检测模块的输出端，还接有对初次捕获的多普勒频移进行修正的修正模块，该修正模块首先根据累加模块输出的差分相干结果，求出多普勒频移误差的估计值，并利用该多普勒频移误差的估计值对初次捕获的多普勒频移值进行修正；然后利用修正后的多普勒频移值对码相位进行二次搜索，即利用修正后的多普勒频移值重复步骤二进行捕获，若在修正后的多普勒频移上捕获成功，则此时最大差分相干值所对应的码相位和修正后的多普勒频率值即为捕获结果。

Claims (8)

1.GPS信号捕获方法，其特征是包括如下步骤：
步骤一：对卫星发射的GPS模拟信号进行下变频及采样，并设定合适的多普勒频移变量初值及最大值即设定多普勒频移搜索范围，同时设定多普勒频移搜索间隔、检测阈值、卫星号变量初值及卫星号最大值；
步骤二：根据待搜索的卫星号及其多普勒频率偏移产生本地伪码信号；
步骤三：对采样后的GPS信号和产生本地伪码信号进行双块零拓展；
步骤四：对步骤三中经双块零拓展后的信号利用快速傅里叶变换循环卷积进行相关运算；
步骤五：对步骤四的相关结果进行处理，并保留第一个有用信息子块；
步骤六：对保存的有用信息子块进行差分相干累加；
步骤七：计算步骤六中差分相干结果的相关均值，并从步骤六的差分相干结果中找出最大相关值，然后计算最大相关值与相关均值的比值；
步骤八：将步骤七中计算的最大相关值与相关均值的比值与步骤一所设定的检测阈值进行比较；若比较结果超过检测阈值，则步骤七中最大相关值所对应的码相位和多普勒频移值即为初次捕获的码相位和多普勒频移值；若比较结果未超过检测阈值，则重复步骤二搜索同一颗卫星的下一多普勒频移，当该颗卫星所设频率点搜完后，则重复步骤二搜索下一颗卫星，直到搜索完所有的卫星，则退出捕获，表示捕获不成功。
2.根据权利要求1所述的GPS信号捕获方法，其特征是，在获得了初次捕获的码相位和多普勒频移之后，还进一步包括对初次捕获的多普勒频移进行修正的步骤，即
步骤九：根据步骤六的差分相干结果，首先利用式①求出多普勒频移误差的估计值，然后根据多普勒频移误差的估计值利用式②对初次捕获的多普勒频移值进行修正；
Δ f ^ d = 1 2 π T a arg ( Σ k = 1 N Y k - 1 * ( τ ^ ) Y k ( τ ^ ) ) ①
上式中，
Figure FDA0000158189480000012
多普勒频移误差的估计值，Ta为相干积分时间，
Figure FDA0000158189480000013
为
Figure FDA0000158189480000014
下第k段码时延为
Figure FDA0000158189480000015
的相关结果，
Figure FDA0000158189480000016
为
Figure FDA0000158189480000017
下第k-1段码时延为
Figure FDA0000158189480000018
的相关结果，
Figure FDA0000158189480000019
为初次捕获的多普勒频移值；
f ^ d ′ = f ^ d + Δ f ^ d ②
上式中，
Figure FDA00001581894800000111
为修正后的多普勒频移值，
Figure FDA00001581894800000112
为初次捕获的多普勒频移值，Δfd为多普勒频移误差的估计值；
步骤十：利用修正后的多普勒频移值对码相位进行二次搜索，即利用修正后的多普勒频移值重复步骤二进行捕获，若在修正后的多普勒频移上捕获成功，则此时最大差分相关值所对应的码相位和修正后的多普勒频移值即为捕获结果。
3.根据权利要求1或2所述GPS信号捕获方法，其特征是，所述多普勒频移搜索范围为-10KHz～10KHz。
4.根据权利要求1或2所述GPS信号捕获方法，其特征是，所述多普勒频移搜索间隔为250Hz～500Hz。
5.根据权利要求1或2所述GPS信号捕获方法，其特征是，所述检测阈值介于3～7之间。
6.根据权利要求1或2所述GPS信号捕获方法，其特征是，卫星号变量的初值为1，最大值为30。
7.GPS信号捕获系统，其特征是包括如下模块：
变频采样模块：对卫星发射的GPS模拟信号进行下变频并采样；
本地伪码产生模块：根据待搜索的卫星号及其多普勒频率偏移产生本地伪码信号；
双块零拓展模块：分别对变频采样模块输出的采样后的信号和本地伪码产生模块输出的伪码信号进行双块零拓展；
快速傅里叶变换循环卷积相关模块：对双块零拓展模块输出的信号利用快速傅里叶变换循环卷积进行相关运算；
有用信息保存模块：对快速傅里叶变换循环卷积相关模块输出的相关结果进行处理，并保留第一个有用信息子块；
累加模块：对有用信息保存模块内保存的有用信息子块进行差分相干累加；
最大相关值与相关均值的比值计算模块：计算累加模块输出的差分相干结果的相关值均值，并从累加模块输出的差分相干结果中找出最大值、并计算此时的最大相关值，然后计算此时的最大相关值与相关均值的比值；
最大相关值与相关均值的比值阈值检测模块：将最大相关值与相关均值的比值计算模块输出的最大相关值与相关均值的比值与预先设定的检测阈值进行比较；若比较结果超过检测阈值，则最大相关值与相关均值的比值计算模块中最大差分相干值所对应的码相位和多普勒频移值即为初次捕获的码相位和多普勒频移值；若比较结果未超过检测阈值，则返回至本地伪码产生模块搜索下一多普勒频移，当该颗卫星所设频率点搜完后，则重复本地伪码产生模块搜索下一颗卫星，直到搜索完所有的卫星，则退出捕获，表示捕获不成功。
8.根据权利要求7所述的GPS信号捕获系统，其特征是：在MTM阈值检测模块的输出端，还接有对初次捕获多普勒频移进行修正的修正模块，该修正模块首先根据累加模块输出的差分相干结果，求出多普勒频移误差的估计值，并利用该多普勒频移误差的估计值对初次捕获的多普勒频移值进行修正；然后，利用修正后的多普勒频移值对码相位进行二次搜索，即利用修正后的多普勒频移值重复步骤二进行捕获，若在修正后的多普勒频移上捕获成功，则此时最大相关值所对应的码相位和修正后的多普勒频移值即为捕获结果。
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