专利名称：一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法
一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法
技术领域：
本发明涉及一种广播定位信号，特别是广播定位信号中扩频码的捕获和跟踪方法。
背景技术：
公开日为2011. 02. 16日，公开号为CN101977172A的中国专利“广播定位信号生成方法、定位方法及装置”，在原有的基于0FDM(正交频分复用)技术的广播系统中通过增加扩频码的方式来生成广播定位信号，增加的扩频码在一帧的一小段时间内传输电文，并将原广播信号去掉，在大部分时间段内不传输电文，保留原广播信号，并将扩频信号的能量降低到基本不影响原广播信号的程度，接收机通过接收该信号，既能够接收广播节目，又能够实现定位功能。然而广播定位信号中不但有扩频码，还有原来的OFDM(正交频分复用)信号，在大部分时间段内OFDM信号对扩频码的干扰非常大，例如，在一个地点收到的发射装置A发出的信号的强度比发射装置B发出的信号的强度高20db，而广播定位信号中在不传输电文的扩频码处，OFDM信号比扩频码信号强度高20db，则接收端在对发射装置B发出的扩频码进行捕获和跟踪时，在不传输电文的扩频码处受到发射装置A发出的OFDM信号的干扰比扩频码强40db。对广播定位信号中扩频码的捕获、跟踪和定位方法可以参考GPS(全球定位系统) 的捕获、跟踪和定位的方法，但是由于城市广播信道的条件比卫星信道恶劣得多，大部分地方无直射信号，用GPS的几何定位的方法精度较低。
公开日为2009. 12. 30日，公开号为 CN101616482A的中国专利“一种移动通信系统中的定位方法与移动终端、定位服务器”，公开了一种基于参数匹配的技术进行定位，以提高定位精度的方法。采用GPS的捕获和跟踪方法，先捕获能够收到的扩频码，再对捕获到的扩频码进行跟踪，如果跟踪失锁，就进行重捕获，由于跟踪的灵敏度要大大优于捕获的灵敏度，因此在相同的地方，接收机得到的时延差参数可能不同。例如，在地点A可以跟踪某个发射装置发出的两条路径χ和y的信号，但只能捕获路径χ的信号；在地点B可以跟踪该发射装置发出的两条路径χ和y的信号，但只能捕获路径y的信号。则接收机如果一直在地点A，就只能捕获和跟踪路径χ的信号，接收机如果从地点B移动到地点A，中间不会发生跟踪失锁的情况，就只能捕获和跟踪路径y的信号，这样，同样在地点A跟踪的路径不同，得到的时延值就不同，与其它发射装置的时延差就不同了，直接影响了基于参数匹配的定位方法的精度。
发明内容本发明要解决的技术问题，在于提供一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，它运算量小，能够根据信道的变化快速切换跟踪的路径和定位使用的参数，提高定位的准确性。本发明是这样实现的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，具体包括如下步骤步骤10、用接收到的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一
5段信号对捕获列表中的扩频码ID对应的扩频码进行粗捕获，得到能够捕获到的扩频码ID 及其超过门限值的路径信号的粗码相位；将粗捕获到的各个扩频码对应的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的路径信号的码相位进行比较，得到该扩频码的新路径信号，对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表，如果未捕获到任何路径信号且精捕获列表和跟踪列表为空，则退出捕获和跟踪，重新进行帧同步；步骤 20、用接收到的一帧数据中未传输电文的扩频码位置处的复数段信号对精捕获列表中的各个路径进行精细频偏计算，某条路径的信号在精捕获计算完成后，将该路径从精捕获列表中移除，并判断精捕获是否成功，如果成功，则将该路径在跟踪列表中的状态改为精捕获成功，并将算出的精确频偏更新到跟踪列表，如果不成功，则将该路径从跟踪列表中移除；步骤30、用步骤10中的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号对跟踪列表中精捕获成功的各个路径进行载波相位和码相位的跟踪，并解出广播定位信号中各个发射装置发射的电文，计算各个发射装置的各条路径信号的时延差和信噪比，并将这些参数传给定位模块进行定位；步骤40、根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整步骤10、20、30中下一帧要处理的输入数据的位置，跳到步骤10，对下一帧数据进行处理。进一步的，步骤10、30中所述的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号，该段信号长度T小于传输电文的扩频码位置的信号的长度，而且为扩频码周期长度的整数倍；则当粗略频偏大于1/T时，需要在进行粗捕获前对该段信号先用粗略频偏进行下变频，以提高粗捕获的性能。进一步的，步骤10中，在没有任何辅助信息时，捕获列表包含了所有扩频码ID ；在有辅助信息时，捕获列表只包含所有可能收到的扩频码ID ；步骤10中，得到超过门限值的路径信号的粗码相位具体包括将所述一帧数据中传输电文的扩频码位置处的一段信号与事先存储的扩频码在该段信号长度内逐一进行循环移位相关，并将移位相关得到的相关值的模值与相关门限值进行比较，超过相关门限值对应的事先存储的扩频码的移位点数即为路径的粗的码相位；如果没有超过相关门限值的模值存在，则认为该扩频码ID对应的发射装置的广播定位信号不能捕获到。进一步的，步骤10中，得到该扩频码的新路径信号具体包括该扩频码粗捕获到的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的所有路径信号的码相位的差值都大于一个码相位门限时，认为该路径信号为新的路径信号，该码相位门限为跟踪模块能够分辨的两条路径信号码相位差的最小值。进一步的，步骤10中，所述对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表是指，所述新路径信号在满足精捕获和跟踪的路径信号条数未超限制或者捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号的条件时，将其加入精捕获和跟踪列表；在精捕获或跟踪的路径信号条数超过限制，且捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号时，要将其加入精捕获和跟踪列表，需要移除精捕获和跟踪列表中的一条路径信号，移除规则如下优先移除该发射装置对应的精捕获未完成的路径，次之移除跟踪未稳定的路径，最后移除信噪比最低的路径。进一步的，步骤20中，所述精细频偏计算的时候，先将未传输电文的扩频码位置处的信号用粗略频偏进行下变频，然后根据精捕获列表中的精捕获的扩频码ID及该路径信号的码相位，利用事先存储的扩频码序列对其进行解扩，用对复数段等间隔的数据的解扩结果进行FFT的方法来计算精确频偏，以提高其性能，根据FFT的模值的峰值是否超过门限来判断精捕获是否成功。进一步的，对所述复数段等间隔的数据的选取，根据需要计算的频率范围从步骤 10中的传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号的起始位置作为帧起点将一帧长度的数据等分成复数段，分的段数越多则能够计算的频率范围越大，但性能越差；然后将每一段数据前面长度大于T加最大多径时延扩展和后面长度为最大多径时延扩展的数据去掉，这样就得到了要进行解扩的数据段，每个数据段的长度要足够大，以保证每个数据段的数据有较强的扩频增益，最后根据需要计算的频率精度，确定需要计算的数据段的数量，数量越多，计算得到的频率精度越高。进一步的，步骤30中，载波相位和码相位跟踪的时候，使用GPS接收机载波相位和码相位跟踪的方法，只是用接收到的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T 的一段信号的解扩结果来代替一帧数据的解扩结果。进一步的，步骤30中，传输给定位模块的参数包括所有正在跟踪和精捕获的发射装置的路径信号的扩频码ID及其位置信息，这些发射装置的所有正在跟踪和精捕获的路径信号与第一个接收到的路径信号的时延差，上述每个路径的跟踪稳定状态，对于跟踪稳定的路径给出信噪比；当所述定位模块用基于参数匹配的定位方法时，优先选取这些发射装置的跟踪稳定的路径信号中信噪比最大的路径信号的时延差和信噪比作为该发射装置的匹配参数；当所述定位模块用几何定位方法时，定位模块选取这些发射装置的第一条路径信号的时延差结合这些发射装置的位置信息进行定位计算。进一步的，步骤40中，根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整步骤10、20、30中下一帧要处理的输入数据的位置，即跳过1帧的数据，选取步骤10和30中的那段数据的方法如下设已经捕获和跟踪上的所有发射装置所有路径信号中的最后一个接收到的路径信号的传输电文的扩频码位置的起始点为A，已经捕获和跟踪上的所有发射装置所有路径信号中的第一个接收到的路径信号的传输电文的扩频码位置的结束点为B， 以A和B的中点为中心，选取长度为T的序列为该段信号，步骤20下一帧要处理的输入数据的选取方法按权利要求7所述的方法根据步骤10和30中的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号的起始位置选取。本发明具有如下优点本发明只用传输电文的扩频码处的信号进行粗捕获和跟踪以降低复杂度，而只用不传输电文的扩频码处的信号进行精捕获，提高了精捕获的准确性；本发明对于基于匹配参数的定位方法，由于提供了更多的参数，提高了定位的精度。基于匹配参数的定位方法可以增加多条路径的时延差信息和信噪比(或信噪比差)信息参数作为匹配参数，捕获可以也对正在跟踪的发射装置的路径信号进行，以及时发现增加的路径信号，并同时跟踪多条路径信号，计算信噪比，并提供各条路径信号是否稳定的信息，方便定位方法的匹配参数的选取；本发明完全兼容基于几何的定位方法，定位模块选取这些发射装置的第一条路径信号的时延差进行运算能够获得更高的精度，定位模块也可以采用几何定位和匹配定位相结合的方法。如果只采用基于几何的定位方法，本方法可以优化为只跟踪一条路径信号，粗捕获只看是否存在比正在跟踪的路径信号更早的路径信号，如果有就改为跟踪该路径信号，另外，由于只对一小段数据进行粗捕获和跟踪，运算量大大减小，可以使用GPS中互相关消除的方法来提高系统性能。
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。图1为本发明方法流程示意图。图2为CMMB的帧结构示意图。图3为叠加的gold码时隙内的结构示意图。
具体实施方式如图1，下面以基于CMMB (中国移动多媒体广播)的一种广播定位信号为具体实施例进行说明。如图2所示为CMMB的帧结构，每1秒为1帧，划分为40个时隙，每个时隙的长度为25ms，包括1个信标和53个OFDM符号，码速率为10M。广播定位信号是在CMMB信号上叠加511位的Go 1 d码，Go 1 d码的码速率为5M，而且叠加的Go 1 d码以时隙为周期重
Μ. ο如图3所示，叠加的Gold码在时隙内的结构图。其中，码头部分(136us)将原来的CMMB信号去掉，只有Gold码，信号能量与后面的CMMB信号能量相当；叠加码部分保持原有的CMMB信号，叠加的Gold码的信号能量低于码头20db。码头部分的Gold码以BPSK调制电文，每比特电文的持续时间为50ms ；叠加码部分不调制电文。Gold码总共有20组，其 ID编号从O到19。本发明一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，假定帧同步已经成功，找到了码头的大概位置，并且已经计算出了粗略频偏。本发明一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，具体包括如下步骤步骤10、用接收到的一个时隙数据中码头位置处的时间长度为102. 2us的一段信号对捕获列表中的扩频码ID对应的扩频码进行粗捕获，得到能够捕获到的扩频码ID及其超过门限值的路径信号的粗码相位；将粗捕获到的各个扩频码的各个路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的各个路径信号的码相位进行比较，得到该扩频码的新路径信号，对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表；跳到步骤20 ； 如果未捕获到任何路径信号且精捕获列表和跟踪列表为空，则退出捕获和跟踪，重新进行帧同步。当粗略频偏大于IOKHz左右时，需要在进行粗捕获前对该段信号先用粗略频偏进行下变频，以提高粗捕获的性能。但为了提高定位性能，接收机一般采用TCXO(温补晶振) 作为时钟源，TCXO的稳定度一般小于2ppm(百万分之2)，而目前CMMB信号的发射频率小于 1GHz，这样由晶振引起的频偏最大只会为2KHz，而多普勒效应引起的频偏一般不可能超过 500Hz,因此当接收机采用TCXO作为时钟源时可以不进行粗略频偏的判断。在没有任何辅助信息时，捕获列表包含了所有扩频码ID(0到19)；在有辅助信息时，捕获列表只包含所有可能收到的扩频码ID ；所述辅助信息可以通过电文或其它信道传输；也可以事先存储各个发射装置的位置信息，然后根据定位出的位置确定可能能够收到哪些发射装置的信号。得到超过门限值的路径信号的粗码相位具体包括将所述一个时隙数据中码头位置处的时间长度为102. 2us的一段信号与事先存储的扩频码在该段信号长度内逐一进行循环移位相关，并将移位相关得到的相关值的模值与门限值进行比较，超过门限值对应的事先存储的扩频码的移位点数即为路径的粗的码相位；如果没有超过门限值的模值存在， 则认为该扩频码ID对应的发射装置的广播定位信号不能捕获到。所述门限值可以根据所有相关值的模值的均值乘一定倍数确定，也可以根据模值最大值所在位置可能的多径扩展时间外的相关值的模值的最大值乘一定倍数确定。循环移位相关可以用FFT(快速傅里叶变换)的方法来减少运算量，具体步骤如下步骤1. 1、将码头处要处理的102. 2微秒的输入数据进行FFT变换并取共轭得到序列A。跳到步骤1. 2 ；步骤1. 2、如果捕获列表中还有未捕获的扩频码ID，将本地事先存储的该扩频码按相同采样率得到的序列做FFT的结果取出与序列A按元素相乘得到序列B，跳到步骤1. 3 ；否则结束；步骤1. 3、对序列B进行IFFT 得到序列C，跳到步骤1. 4 ；步骤1. 4、计算序列C中元素模值的均值，乘一定倍数得到门限值，跳到步骤1. 5 ；步骤1. 5、在序列C中将各个元素的模值与门限值比较，只要存在超过门限值的元素，就认为该扩频码ID对应的发射装置的广播定位信号能够捕获到，由超过门限值的元素在序列中对应的位置确定该路径的粗的码相位，跳到步骤1. 2。该扩频码粗捕获到的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的所有路径信号的码相位的差值都大于一个码相位门限时，认为该路径信号为新的路径信号，该码相位门限为跟踪模块能够分辨的两条路径信号码相位差的最小值。所述对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表是指，所述新路径信号在满足精捕获和跟踪的路径信号条数未超限制或者捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号的条件时，将其加入精捕获和跟踪列表；在精捕获或跟踪的路径信号条数超过限制，且捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号时，要将其加入精捕获和跟踪列表，需要移除精捕获和跟踪列表中的一条路径信号。移除规则如下优先移除该发射装置对应的精捕获未完成的路径，次之移除跟踪未稳定的路径，最后移除信噪比最低的路径。本实施例可同时对8个发射装置的路径信号进行精捕获和跟踪，每个发射装置可以同时跟踪6条路径信号，精捕获3条路径信号。 因此精捕获未完成、跟踪未稳定和信噪比最低的路径都可能有多条；如果满足移除条件的精捕获未完成或跟踪未稳定的路径有多条，则移除本次捕获这些路径对应位置相关值模值最小的路径，如果某些路径连相关值模值也相同，则移除这些路径中最后到达的路径；如果满足移除条件的信噪比最低的路径有多条，则移除这些路径中最后到达的路径。步骤20、用接收到的一个时隙数据中叠加码位置处的25段信号对精捕获列表中的各个路径进行精细频偏计算；某条路径的信号在精捕获计算完成后，将该路径从精捕获列表中移除，并判断精捕获是否成功，如果成功，则将该路径在跟踪列表中的状态改为精捕获成功，并将算出的精确频偏更新到跟踪列表；如果不成功，则将该路径从跟踪列表中移除；跳到步骤30 ；精细频偏计算先将未传输电文的扩频码位置处的信号用粗略频偏进行下变频，然后根据精捕获列表中的扩频码ID及该路径的码相位用本地存储的扩频码序列对其进行解
9扩，用对IOM段间隔为1毫秒的数据的解扩结果进行FFT的方法来计算精确频偏，以提高其性能。根据FFT的模值的峰值是否超过门限来判断精捕获是否成功。FFT门限可以根据 FFT结果的模值的均值乘一定倍数确定，也可以根据FFT结果的模值的峰值附近一个区域外的相关值的模值的最大值乘一定倍数确定。对IOM段间隔为1毫秒的数据的选取方法如下将一个时隙的25ms从步骤1和步骤3中要计算的数据的起始位置开始，等分成25份，每份Ims的数据去掉最前面153. 3 微秒的数据和最后面51. 1微秒的数据，这样就得到了精捕获进行解扩的一段数据。精捕获的频率精度可以到IHz左右，频率计算范围可以从-500Hz到500Hz。步骤30、用步骤10中的那段数据对跟踪列表中精捕获成功的各个路径进行载波相位和码相位的跟踪，并解出广播定位信号中各个发射装置发射的电文，计算各个发射装置的各条路径信号的时延差和信噪比，并将这些参数传给定位模块进行定位；所述载波相位和码相位的跟踪的方法可以参考GPS跟踪的方法，使用FLL (频率锁定环)结合PLL (相位锁定环)或者只用PLL锁定载波相位，使用DLL (延时锁定环)锁定码相位，也可以使用卡尔曼滤波的方法来提高其性能。FLL、PLL和DLL鉴别器的选取可以参考GPS的跟踪方法。根据各个路径信号跟踪得到的I (同相)路和Q(正交)路的解扩后的信号进行信噪比估计；将同一发射装置各个跟踪路径信号的I路值进行累加，然后判决该发射装置传输的电文；根据各个路径信号锁定的码相位计算出各个路径信号的时延差，环路锁定和失锁的判断可以参考GPS跟踪方法中环路锁定和失锁的判断方法。如果使用FLL 需要首先进行位同步，确定电文跳变的边沿，具体方法也可以参考GPS的跟踪方法。本方法与GPS跟踪的差别主要在处理的数据不是连续的，需要用码头的102. 2us的数据解扩的结果来代替一个时隙25ms数据解扩的结果，由于不传输电文的扩频码位置处存在OFDM信号的强干扰，而且其长度远大于传输电文的扩频码位置的长度，因此如果跟踪过程中用到该部分数据，对性能的提高很少，而增加的运算量却非常大。传输给定位模块的参数包括所有正在跟踪和精捕获的发射装置的路径信号的扩频码ID及其位置信息，这些发射装置的所有正在跟踪和精捕获的路径信号与第一个接收到的路径信号的时延差，上述每个路径的跟踪稳定状态，对于跟踪稳定的路径给出信噪比； 当所述定位模块用基于参数匹配的定位方法时，优先选取这些发射装置的跟踪稳定的路径信号中信噪比最大的路径信号的时延差和信噪比作为该发射装置的匹配参数；当所述定位模块用几何定位方法时，定位模块选取这些发射装置的第一条路径信号的时延差结合这些发射装置的位置信息进行定位计算。定位模块也可以采用几何定位和匹配定位相结合的方法。如果只采用基于几何的定位方法，本方法可以优化为只跟踪一条路径信号，粗捕获只看是否存在比正在跟踪的路径信号更早的路径信号，如果有就改为跟踪该路径信号。步骤40、根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整步骤10、20、30 中下一帧要处理的输入数据的位置；跳到步骤10，对下一帧数据进行处理；为了尽量减小其它基站的OFDM信号对某基站传输电文的扩频码位置处信号干扰的概率，跳过1帧的数据，选取步骤10和30中的那段数据的方法如下设已经捕获和跟踪上的所有发射装置所有路径信号中的最后一个接收到的路径信号的传输电文的扩频码位置的起始点为A，已经捕获和跟踪上的所有发射装置所有路径信号中的第一个接收到的路径信号的传输电文的扩频码位置的结束点为B，以A和B的中点为中心，选取长度为102. 2us的序列为该段信号。步骤20下一帧要处理的输入数据的选取方法按步骤20中所述的方法根据步骤10和30中的那段数据的起始位置选取。第一次选取步骤10和30中的那段数据时，认为只有一个已经捕获和跟踪上的路径，其起始点和结束点由帧同步得到。本发明提出的这种方法由于只对一小段数据进行粗捕获和跟踪，运算量大大减小，可以使用GPS中互相关消除的方法来提高系统性能。本发明中的方法不限定其实现方式，可以使用软件实现、软硬件结合的方式实现或纯硬件实现。以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
权利要求
1.一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于具体包括如下步骤步骤10、用接收到的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号对捕获列表中的扩频码ID对应的扩频码进行粗捕获，得到能够捕获到的扩频码ID及其超过门限值的路径信号的粗码相位；将粗捕获到的各个扩频码对应的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的路径信号的码相位进行比较，得到该扩频码的新路径信号，对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表，如果未捕获到任何路径信号且精捕获列表和跟踪列表为空，则退出捕获和跟踪，重新进行帧同步；步骤20、用接收到的一帧数据中未传输电文的扩频码位置处的复数段信号对精捕获列表中的各个路径进行精细频偏计算，某条路径的信号在精捕获计算完成后，将该路径从精捕获列表中移除，并判断精捕获是否成功，如果成功，则将该路径在跟踪列表中的状态改为精捕获成功，并将算出的精确频偏更新到跟踪列表，如果不成功，则将该路径从跟踪列表中移除；步骤30、用步骤10中的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号对跟踪列表中精捕获成功的各个路径进行载波相位和码相位的跟踪，并解出广播定位信号中各个发射装置发射的电文，计算各个发射装置的各条路径信号的时延差和信噪比，并将这些参数传给定位模块进行定位；步骤40、根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整步骤10、20、30中下一帧要处理的输入数据的位置，跳到步骤10，对下一帧数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤10、30中所述的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号， 该段信号长度T小于传输电文的扩频码位置的信号的长度，而且为扩频码周期长度的整数倍；则当粗略频偏大于1/T时，需要在进行粗捕获前对该段信号先用粗略频偏进行下变频， 以提高粗捕获的性能。
3.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤10中，在没有任何辅助信息时，捕获列表包含了所有扩频码ID ；在有辅助信息时， 捕获列表只包含所有可能收到的扩频码ID ；步骤10中，得到超过门限值的路径信号的粗码相位具体包括将所述一帧数据中传输电文的扩频码位置处的一段信号与事先存储的扩频码在该段信号长度内逐一进行循环移位相关，并将移位相关得到的相关值的模值与相关门限值进行比较，超过相关门限值对应的事先存储的扩频码的移位点数即为路径的粗的码相位；如果没有超过相关门限值的模值存在，则认为该扩频码ID对应的发射装置的广播定位信号不能捕获到。
4.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤10中，得到该扩频码的新路径信号具体包括该扩频码粗捕获到的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的所有路径信号的码相位的差值都大于一个码相位门限时，认为该路径信号为新的路径信号，该码相位门限为跟踪模块能够分辨的两条路径信号码相位差的最小值。
5.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤10中，所述对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表是指， 所述新路径信号在满足精捕获和跟踪的路径信号条数未超限制或者捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号的条件时，将其加入精捕获和跟踪列表； 在精捕获或跟踪的路径信号条数超过限制，且捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号时，要将其加入精捕获和跟踪列表，需要移除精捕获和跟踪列表中的一条路径信号，移除规则如下优先移除该发射装置对应的精捕获未完成的路径，次之移除跟踪未稳定的路径，最后移除信噪比最低的路径。
6.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤20中，所述精细频偏计算的时候，先将未传输电文的扩频码位置处的信号用粗略频偏进行下变频，然后根据精捕获列表中的精捕获的扩频码ID及该路径信号的码相位，利用事先存储的扩频码序列对其进行解扩，用对复数段等间隔的数据的解扩结果进行FFT的方法来计算精确频偏，以提高其性能，根据FFT的模值的峰值是否超过门限来判断精捕获是否成功。
7.根据权利要求6所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于对所述复数段等间隔的数据的选取，根据需要计算的频率范围从步骤10中的传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号的起始位置作为帧起点将一帧长度的数据等分成复数段，分的段数越多则能够计算的频率范围越大，但性能越差；然后将每一段数据前面长度大于T加最大多径时延扩展和后面长度为最大多径时延扩展的数据去掉，这样就得到了要进行解扩的数据段，每个数据段的长度要足够大，以保证每个数据段的数据有较强的扩频增益，最后根据需要计算的频率精度，确定需要计算的数据段的数量，数量越多，计算得到的频率精度越高。
8.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤30中，载波相位和码相位跟踪的时候，使用GPS接收机载波相位和码相位跟踪的方法，只是用接收到的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号的解扩结果来代替一帧数据的解扩结果。
9.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤30中，传输给定位模块的参数包括所有正在跟踪和精捕获的发射装置的路径信号的扩频码ID及其位置信息，这些发射装置的所有正在跟踪和精捕获的路径信号与第一个接收到的路径信号的时延差，上述每个路径的跟踪稳定状态，对于跟踪稳定的路径给出信噪比；当所述定位模块用基于参数匹配的定位方法时，优先选取这些发射装置的跟踪稳定的路径信号中信噪比最大的路径信号的时延差和信噪比作为该发射装置的匹配参数；当所述定位模块用几何定位方法时，定位模块选取这些发射装置的第一条路径信号的时延差结合这些发射装置的位置信息进行定位计算。
10.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤40中，根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整步骤10、20、30中下一帧要处理的输入数据的位置，即跳过1帧的数据，选取步骤10和30中的那段数据的方法如下设已经捕获和跟踪上的所有发射装置所有路径信号中的最后一个接收到的路径信号的传输电文的扩频码位置的起始点为A，已经捕获和跟踪上的所有发射装置所有路径信号中的第一个接收到的路径信号的传输电文的扩频码位置的结束点为B，以A和B的中点为中心，选取长度为T的序列为该段信号，步骤20下一帧要处理的输入数据的选取方法按权利要求7所述的方法根据步骤10和30中的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号的起始位置选取。
全文摘要
本发明提供一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，包括如下步骤10、用传输电文的扩频码位置处的一段信号进行粗捕获，得到能够捕获到的扩频码ID及超过门限值的路径信号的粗码相位，并对需要精捕获和跟踪的路径进行选择；20、用未传输电文的扩频码位置处的一段信号对精捕获列表中的路径进行精细频偏计算；30、用传输电文的扩频码位置处的一段信号对跟踪列表中的路径进行跟踪并解码，计算时延差和信噪比；40、根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整前面3个步骤中每帧要处理的输入数据的位置，并将参数传输给定位模块。本发明运算量小，能够根据信道的变化快速切换跟踪的路径和定位使用的参数，提高定位的准确性。
文档编号H04B1/7077GK102185818SQ20111008515
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者夏海军, 张善旭, 张毅敏 申请人:福州瑞芯微电子有限公司