一种GNSS信号捕获中抑制互相关的方法及装置与流程

本文涉及通信技术领域，尤指一种全球导航卫星系统(gnss)信号捕获中抑制互相关的方法及装置。

背景技术：

全球导航卫星系统(gnss，globalnavigationsatellitesystem)是一个具有多颗卫星的人造卫星系统，卫星可以向地面接收机发射包含时空信息的信号，地面接收机可使用这些信息来实现定位。目前，gnss包括欧盟的galileo系统、美国的gps系统、俄罗斯的glonss系统以及中国的北斗系统。不同的导航卫星系统会发射不同类型的信号。

在基于码分多址(cdma，codedivisionmultipleaccess)的gnss中，不同卫星的测距码之间存在互相关现象。当捕获具有强弱信号共存的多颗卫星时，来自强信号的互相关可能导致弱信号捕获的虚警，并且无法捕获弱信号。

技术实现要素：

本申请提供一种gnss信号捕获中抑制互相关的方法及装置，可以实现在gnss信号捕获中减轻互相关影响。

一方面，本申请提供一种gnss信号捕获中抑制互相关的方法，包括：通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到二维积分结果；计算所述二维积分结果的信噪比(snr)和峰值比；根据所述snr与snr阈值的比较结果、所述峰值比与峰值比阈值的比较结果，确定是否捕获到卫星信号。

另一方面，本申请提供一种gnss信号捕获中抑制互相关的装置，包括：第一计算模块，适于通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到二维积分结果；第二计算模块，适于计算所述二维积分结果的snr和峰值比；捕获确定模块，适于根据所述snr与snr阈值的比较结果、所述峰值比与峰值比阈值的比较结果，确定是否捕获到卫星信号。

另一方面，本申请提供一种接收机，包括：接收天线、存储器和处理器，所述接收天线适于接收卫星信号，所述存储器适于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述方法的步骤。

另一方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述方法的步骤。

在本申请中，通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到二维积分结果；计算二维积分结果的信噪比(snr，signaltonoiseratio)和峰值比；根据计算得到的snr与snr阈值的比较结果、计算得到的峰值比与峰值比阈值的比较结果，确定是否捕获到卫星信号。本申请通过采用两种判断条件(即snr与snr阈值比较、峰值比与峰值比阈值比较)，来确定是否捕获到卫星信号，可以减轻gnss信号捕获中互相关引起的虚警。

在一种示例性的实施例中，当搜索信号强度大于或等于第一阈值的卫星信号，根据第一种格式的二维积分结果，确定是否捕获到卫星信号；当搜索信号强度小于第一阈值的卫星信号，根据第二种格式的二维积分结果，确定是否捕获到卫星信号。本实施例基于两种格式的二维积分结果，来确定是否捕获相应信号强度的卫星信号，可以提高信号的检测率。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为gnss接收机的模块示意图；

图2为本申请实施例提供的一种gnss信号捕获中抑制互相关的方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的第一种格式的二维积分结果的示意图；

图4为本申请实施例提供的第二种格式的二维积分结果的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种应用示例图；

图6为本申请实施例提供的一种gnss信号捕获中抑制互相关的装置的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种接收机的示意图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

图1所示为gnss接收机的模块示意图。如图1所示，gnss接收机可以通过天线接收信号，接收到的信号通过射频前端和数字前端处理后，进入基带信号处理过程。其中，信号的捕获是基带信号处理的第一个步骤，由捕获引擎执行，用于检测接收到的信号是否存在来自某个gnss卫星的信号；捕获信号之后还有信号跟踪、位(bit)同步以及pvt(positionvelocityandtime，位置、速度和时间)计算过程。

本申请实施例提供一种gnss信号捕获中抑制互相关的方法及装置，可以应用于gnss接收机的捕获引擎中，比如，可以用于捕获与强卫星信号共存的弱卫星信号。

图2为本申请实施例提供的gnss信号捕获中抑制互相关的方法的流程图。如图2所示，本实施例提供的方法包括以下处理：

s101、通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到二维积分结果；

s102、计算二维积分结果的snr和峰值比；

s103、根据snr与snr阈值的比较结果、峰值比与峰值比阈值的比较结果，确定是否捕获到卫星信号。

其中，二维积分结果可以包括以下两个维度：码相位、多普勒频域。码相位维度可以由相位索引表示，多普勒频域维度可以由多普勒频段索引表示，每个频点指示多普勒频域搜索范围的基本单元，即一个频点对应一个多普勒搜索单元。

在一示例性实施例中，二维积分结果的snr可以定义为最大峰值除以噪声，峰值比可以定义为最大峰值除以最大侧峰值。其中，最大峰值可以是二维积分结果中的最大值，最大侧峰值可以是二维积分结果中除最大峰值以及最大峰值的邻居之外的最大值。最大峰值的邻居可以包括最大峰值在码相位维度上的邻居、最大峰值在多普勒频域维度上的邻居。

在一示例性实施例中，s103可以包括：当二维积分结果的snr大于snr阈值，且二维积分结果的峰值比大于峰值比阈值，则确定捕获到卫星信号；当二维积分结果的snr小于或等于snr阈值，或者，二维积分结果的峰值比小于或等于峰值比阈值，则确定未捕获到卫星信号。

在本实施例中，通过采用双阈值(即snr阈值和峰值比阈值)判断是否捕获卫星信号，可以减轻gnss信号捕获中互相关引起的信号检测虚警。比如，当在存在强信号的情况下检测弱信号时，在二维积分结果中找到的最大峰值可能是由强信号的互相关引起的峰值，而不是实际的弱信号。如果此时计算得到的snr大于snr阈值，在仅有一个判断条件的情况下，捕获成功的决定将成为虚警，采用本实施例提供的方案后，通过额外考虑峰值比作为第二个判断条件之后，可以减轻由互相关引起的虚警。其中，当最大峰值是由互相关引起的虚警时，最大侧峰值会保持相对较大的值，在这种情况下，峰值比较小，不能超过峰值比阈值，即峰值比小于峰值比阈值。如此一来，利用双检测阈值进行捕获判断，可以减轻由互相关引起的虚警。

在一示例性实施例中，snr阈值的设置可以取决于采用哪种非相干积分。例如，可以使用平方和方法，即在相干积分计算之后取同相和正交分量的平方和。噪声归一化的非相干积分累计之和可以表示为其中，ii和qi分别是相干积分结果的同相和正交分量。在不存在信号时，v遵循中心卡方分布；在存在信号时，v遵循具有非中心性参数ka²的非中心卡方分布，其中，k表示非相干积分次数，a为信号强度。如果允许的误报概率为p，则理论上可以通过采用中心卡方分布的逆累积密度函数以概率1-p来设置snr阈值。另外，峰值比阈值可以根据实际应用实现来设置和调整。本申请对此并不限定。

在一示例性实施例中，为了提高存在互相关情况下的信号检测率，可以采用两种格式的二维积分结果。示例性地，s101可以包括：当搜索信号强度大于或等于第一阈值的卫星信号，通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到第一种格式的二维积分结果；当搜索信号强度小于第一阈值的卫星信号，通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到第二种格式的二维积分结果。其中，第一阈值可以用于区分强弱信号。比如，第一阈值可以为-136dbm。然而，本申请对此并不限定。

如图3所示，第一种格式的二维积分结果中可以包括：一个最大峰值、该最大峰值在多普勒频域维度上的邻居、该最大峰值在码相位维度上的邻居、以及最大侧峰值；该最大侧峰值为二维积分结果中除该最大峰值以及该最大峰值的邻居之外的最大值。在图3中，三角形标识表示二维积分结果中的最大峰值，六角形标识表示二维积分结果中的最大侧峰值，圆形标识表示最大峰值在多普勒频域维度的邻居和在码相位维度的邻居，例如，+/-1测距码片。相较于第二种格式的二维积分结果，第一种格式的二维积分结果占用的存储空间较少。

在一示例性实施例中，在得到第一种格式的二维积分结果后，s102可以包括：从第一种格式的二维积分结果中搜索最大峰值和最大侧峰值；利用该最大峰值除以噪声，得到第一种格式的二维积分结果的snr；利用该最大峰值除以最大侧峰值，得到第一种格式的二维积分结果的峰值比。

其中，噪声可以根据以下式子确定：噪声＝[所有二维积分结果之和-(最大峰值+最大峰值邻居)]/(二维积分结果个数–1–最大峰值邻居个数)。然而，本申请对此并不限定。

在本示例性实施例中，当第一种格式的二维积分结果的snr大于snr阈值，且第一种格式的二维积分结果的峰值比大于峰值比阈值，则可以确定捕获到信号强度大于或等于第一阈值的卫星信号；当该snr小于或等于snr阈值，或者，该峰值比小于或等于峰值比阈值，则确定未捕获到信号强度大于或等于第一阈值的卫星信号。在本实施例中，在搜索强信号时，由于互相关不会对强卫星信号的成功捕获的决定产生影响，因此，可以配置使用第一种格式的二维积分结果。

如图4所示，第二种格式的二维积分结果中可以包括：在每个多普勒搜索单元中的最大峰值、每个多普勒搜索单元中的最大峰值在多普勒频域维度上的邻居、每个多普勒搜索单元中的最大峰值在码相位维度上的邻居、每个多普勒搜索单元中的最大峰值的最大侧峰值；任一个多普勒搜索单元中的最大峰值的最大侧峰值可以为该多普勒搜索单元中除最大峰值以及该最大峰值的邻居之外的最大值。在图4中，三角形标识表示二维积分结果中的最大峰值，六角形标识表示二维积分结果中的最大侧峰值，圆形标识表示最大峰值在多普勒频域维度的邻居和在码相位维度的邻居，例如，+/-1测距码片。

在一示例性实施例中，在得到第二种格式的二维积分结果后，s102可以包括：从第二种格式的二维积分结果中搜索每个多普勒搜索单元中的最大峰值和最大侧峰值；针对每个多普勒搜索单元，利用该多普勒搜索单元中的最大峰值除以最大侧峰值，得到该多普勒搜索单元的峰值比；确定多个多普勒搜索单元的峰值比中的最大峰值比；利用该最大峰值比所在的多普勒搜索单元的最大峰值除以噪声，得到snr。

在本示例性实施例中，当上述计算得到的snr大于snr阈值，且最大峰值比大于峰值比阈值，则确定捕获到信号强度小于第一阈值的卫星信号；当该snr小于或等于snr阈值，或者，最大峰值比小于或等于峰值比阈值，则确定未捕获到信号强度小于第一阈值的卫星信号。在本实施例中，在搜索弱信号时，若采用第一种格式的二维积分结果，由于互相关会导致弱信号无法被捕获，通过采用第二种格式的二维积分结果，可以提高弱信号的检测率。

图5为本申请实施例的一种应用示例图。如图5所示，在本示例性实施例中，可以将捕获过程分为以下三个阶段：捕获强信号(阶段0)、捕获中等弱信号(阶段1)、捕获弱信号(阶段2)。比如，强信号可以为信号强度大于或等于-136dbm的信号；中等弱信号可以为信号强度小于-136dbm且大于或等于-142dbm的信号；弱信号可以为信号强度小于-142dbm的信号。然而，本申请对此并不限定。

在本示例性实施例中，在阶段0(捕获强信号阶段)，可以配置使用第一种格式的二维积分结果。其中，在第一种格式的二维积分结果中搜索最大峰值和最大侧峰值，利用最大峰值除以噪声，得到snr；利用最大峰值除以最大侧峰值，得到峰值比；当snr大于snr阈值，且峰值比大于峰值比阈值，则判决成功捕获到强信号；其余情况均判决未成功捕获到卫星信号。

在本示例性实施例中，在阶段1(捕获中等弱信号阶段)和阶段2(捕获弱信号阶段)，可以配置使用第二种格式的二维积分结果。比如，在阶段1中，在每个多普勒搜索单元中找到相应的最大峰值和最大侧峰值，计算每个多普勒搜索单元中的峰值比(峰值比等于最大峰值除以最大侧峰值)；从计算得到的峰值比中找到最大峰值比；判断是否满足以下两个条件：最大峰值比大于峰值比阈值、最大峰值比所在的多普勒搜索单元的snr大于snr阈值(snr等于最大峰值比所在多普勒搜索单元的最大峰值除以噪声)；当同时满足上述两个条件，则判决成功捕获中等弱信号，并且中等弱信号的峰值是最大峰值比所在的多普勒搜索单元中的最大峰值。当没有同时满足上述两个条件，则可以判决没有捕获到中等弱信号。同样地，在阶段2，可以基于第二种格式的二维积分结果来判断是否捕获到弱信号。阶段2的处理与阶段1类似，故于此不再赘述。

图6为本申请实施例提供的gnss信号捕获中抑制互相关的装置的示意图。如图6所示，本实施例提供的装置，包括：第一计算模块601、第二计算模块602以及捕获确定模块603；其中，第一计算模块601，适于通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到二维积分结果；第二计算模块602，适于计算二维积分结果的snr和峰值比；捕获确定模块603，适于根据计算得到的snr与snr阈值的比较结果、计算得到的峰值比与峰值比阈值的比较结果，确定是否捕获到卫星信号。

在一示例性实施例中，捕获确定模块603可以适于通过以下方式根据计算得到的snr与snr阈值的比较结果、计算得到的峰值比与峰值比阈值的比较结果，确定是否捕获到卫星信号：当计算得到的snr大于snr阈值，且计算得到的峰值比大于峰值比阈值，则确定捕获到卫星信号；当计算得到的snr小于或等于snr阈值，或者，计算得到的峰值比小于或等于峰值比阈值，则确定未捕获到卫星信号。

在一示例性实施例中，第一计算模块601可以适于通过以下方式通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到二维积分结果：当搜索信号强度大于或等于第一阈值的卫星信号，通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到第一种格式的二维积分结果；当搜索信号强度小于第一阈值的卫星信号，通过在本地生成的测距码和接收到的信号之间进行相关计算，得到第二种格式的二维积分结果。

关于本实施例提供的装置的相关说明可以参照上述方法实施例的描述，故于此不再赘述。

图7为本申请实施例提供的接收机的示意图。如图7所示，本实施例提供的接收机700，包括：接收天线703、存储器701和处理器702；接收天线703连接处理器702，适于接收卫星信号；存储器701适于存储计算机程序，该计算机程序被处理器702执行时实现上述实施例提供的方法的步骤，比如

图2所示的步骤。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的示意图，并不构成对本申请方案所应用于其上的接收机700的限定，接收机700可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

其中，处理器702可以包括但不限于微处理器(mcu，microcontrollerunit)或可编程逻辑器件(fpga，fieldprogrammablegatearray)等的处理装置。存储器701可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本实施例中的方法对应的程序指令或模块，处理器702通过运行存储在存储器701内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，比如实现本实施例提供的方法。存储器701可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些示例中，存储器701可包括相对于处理器702远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至接收机700。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

关于本实施例提供的接收机的相关实施流程可以参照上述方法实施例的描述，故于此不再赘述。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序被执行时实现上述实施例提供的方法的步骤，比如，图2所示的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。