专利名称：一种兼容北斗卫星导航系统和gps的位同步方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星导航定位技术领域，尤指卫星信号位同步的方法和系统。
背景技术：
当前中国北斗导航系统快速发展，基于定位的服务不断拓展，地球上空可以用于定位的卫星数量正在不断增多。关于全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)相关接收技术的研究与应用逐步深入，同时支持全球定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统的双模或多模接收机的设计开发成为必然趋势。一个导航定位接收机通常包括:天线、射频模块、基带模块和其他应用模块。其中，基带模块通常用于完成信号的同步和导航电文解调，产生用于定位的测量值，井根据测量值和解调出的导航电文计算出导航定位接收机的所处位置，然后根据相应的协议发送给应用模块，从而实现为应用模块提供位置、速度或时间信息。在以上处理过程中，找到导航电文的符号位边界是信号同步的重要步骤，是进行帧同步和解调导航电文的基础。在GPS系统中，每ー颗卫星发出的信号都由与该卫星唯一对应的伪随机码(Pseudo-Random Noise,PRN)进行调制,伪随机码的周期为Ims,所以经伪随机码调制后的数据信号是周期为Ims的粗码(CA码)；每一位导航数据信号都要重复20次以保证没有纠错机制下的可靠传输，GPS数据位信号的周期为20ms。在对跟踪环路输出的CA码信号进行解调时，首先要1000b/S的CA码信号转变为50b/s的高低电平分别为+1和-1的导航电文，即要把20个符号一致的跟踪点转化为I位，其关键就是找到输出序列中的数据位翻转点，找到了位翻转点就实现了位同歩。只有实现了数据位同步，才能将原始GPS信号从调制信号中解出，进行下一歩的定位工作。数据位同步的目的是提供接收装置最大能量解调的时序同步信号，该同步信号的准确度是影响接收装置灵敏度最重要的參数。对北斗导航定位系统，采用了和GPS不同的数据调制方式，对GEO卫星，伪随机码的周期也为1ms，但每ー个数据位是2ms，和GPS类似，在数据位内部不存在符号的跳变，在做一些改变后，位同步时可以采用和GPS类似的方法。对MEO卫星，伪随机码的周期也为1ms，同样，每一位北斗数据信号都要重复20次以保证没有纠错机制下的可靠传输，与GPS不同的是，每一位当中的20ms数据采用了 NH码调制，就是说，在每一位数据内部也存在符号的跳变，这样，GPS信号相同的位同步的方法就不适用于北斗导航系统MEO卫星信号，必须开发新的位同步算法；
发明内容
一种兼容北斗卫星导航系统和全球定位系统的位同步方法，其特征在于，读取通道I支路相关积分数据和Q支路相关积分数据，假设20种可能的位边界，生成NH码剥离码，对北斗导航系统进行NH码剥离，对GPS不进行该操作。然后进行数据跳变检测，比较检测结果，判定数据跳变数最大的可能边界为真实符号位边界。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供一种兼容北斗卫星导航系统和GPS信号位同步方法，所述方法包括:优选的，从跟踪通道读取I支路和Q支路的相关数据，对每20ms分段的积分数据进行分段，共有20个不同的相位，其中必有ー个位边界，但每个相位均有可能是正确的位边界。假设此20个不同相位为20个可能的位边界。各20ms数据段上不同相位上数据表示为なs、Qi, s，其中i为符号位序号，S = 0，1，2...19为20ms数据内部相位。优选的，根据NH码的不同相位之间的符号跳变生成剥离码。具体为:如果在某相位上，NH码序列有符号跳变，则设置剥离码对应位为-1，如果在该相位上，NH码序列无符号跳变，则设置剥离码对应位为1，在假设的位边界处，剥离码为O。优选的，进行数据跳变检测，采用差分检测的方法；对全球导航系统(GPS)，数据跳变检测只在假设的各可能的位边界处进行；对北斗导航系统，数据跳变检测在各可能符号位的内部进行，可能的位边界处数据跳变设为O。数据跳变检测结果最大值对应相位为正确的位边界。
图1为本发明一种导航信号位同步方法流程示意图；图2为本发明实施例的装置结构示意具体实施例方式本发明的基本思想是，采用统ー的方法实现GPS和北斗导航系统信号的位同歩，对GPS系统，在特定的时间段内，对各可能的位边界进行数据跳变检测，寻找最大数据跳变对应的位边界作为正确的位边界；对北斗导航系统，在特定的时间段内，根据各个可能的位边界，对NH码进行剥离，然后对已剥离NH码的各符号内部的数据跳变进行检测，具有最大跳变的边界作为正确的边界。下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进ー步详细阐述。步骤101:读取积分数据并假设可能的符号位边界。具体的，从跟踪通道读取I支路和Q支路的相关积分数据，并按20ms分段，假设为20个可能的位边界。所述I支路和Q支路数据包括，其中i为符号位序号，S = 0,1,2...19为20ms数据内部相位，则必有ー个5对应着位边界，每ー个5均为可能的位边界。步骤102:根据每ー个可能的位边界，生成NH码剥离码序列NH_changs
，用于北斗导航系统信号符号位内NH码的剥离。具体的，所述符号位内剥离为北斗导航系统的NH码剥离，若为GPS系统，此步骤不操作。北斗导航系统的剥离码序列NH_changs
生成具体为，根据20种可能的位边界假设，确定每Ims积分数据Ii, s，Qi, 5对应的相位，如果在该相位上，NH码序列有符号跳变，则设置NH_changs对应位为_1，如果在该相位上，NH码序列无符号跳变，则设置NH_changs对应位为1，如果在位边界处，则设置NH_changs为0，共生成20个NH_changs
序列。步骤103:数据跳变检测。具体的，对GPS来说，对20种可能的位边界，分别对所有20ms分段内的可能边界进行数据跳变计数，并对一定时间段内的检测结果进行累加；对北斗导航系统，根据20种可能的位边界，确立各20ms分段对应相位，对符号内部的数据跳变进行检测，数据跳变检测结果乘以对应的NH_changs作为最后的数据跳变結果，并对ー定时间段内的检测结果进行累加。步骤104:根据数据跳变检测结果进行位边界判決。具体为，对20种可能的位边界，比较检测結果，初歩判定数据跳变数最大的可能边界为真实符号位边界。 本发明的一个实施例如下，但本发明并不局限于这ー个实现方式。图2为本发明实施例的装置结构示意图，如图2所示，虚线框内部分是实现本发明的装置，本发明可以用本装置实现，但不局限于图2所示装置。整个装置包括:一个天线、一个射频模块、一组跟踪通道、一个处理器。其中，跟踪通道和处理器组成本发明的位同步电路。天线负责信号的接收，射频模块完成信号的放大，滤波和下变频，以及信号的模数转化，井向跟踪通道输出两位的中频信号，采样时钟信号。跟踪通道接收射频模块输出的中频信号，在处理的控制下，跟踪通道完成信号的捕获和信号的跟踪，生成I支路相关积分数据和Q支路相关积分数据。并以固定周期向处理器产生中断，处理器响应中断，通过总线读取通道相关积分数据状态，如果通道内具有积分数据，则按本方法读取I支路相关积分数据和Q支路相关积分数据，完成导航信号的位同歩。具体实现为:首先，跟踪通道以固定周期向处理器发送中断。在本实施例中，本发明在处理器中的实现，但也可由其他具体实现方式，例如:位同步在跟踪通道内实现。在中断发生后，处理器从跟踪通道读取通道相关积分数据状态，如果通道相关积分数据为有效，则读取通道I支路相关积分数据和Q支路数据，并按20ms分段，假设分为20个可能的位边界。根据每ー个可能的位边界，生成NH码剥离码NH_chang 5
，进行符号位内NH码的剥离；然后进行数据跳变检测，对GPS来说，对20种可能的位边界，分别对所有20ms分段内的可能边界进行数据跳变计数，并对一定时间段内的检测结果进行累加；对北斗导航系统，根据20种可能的位边界，确立各20ms分段对应相位，对符号内部的数据跳变进行检测，数据跳变检测结果乘以对应的NH_changs作为最后的数据跳变結果，并对一定时间段内的检测结果进行累加；最后对20种可能的位边界，比较检测結果，初歩判定数据跳变数最大的可能边界为真实符号位边界。上述过程中:(一 )读取积分数据并假设可能的符号位边界。从跟踪通道读取I支路和Q支路的相关数据，对每20ms分段的积分数据进行分段，共有20个不同的相位，其中必有ー个位边界，但每个相位均有可能是正确的位边界。假设此20个不同相位为20个可能的位边界。各20ms数据段上不同相位上数据表示为Ii, 5、Qi, s，其中i为符号位序号，S = 0，1，2...19为20ms数据内部相位。(ニ)NH剥离码生成根据每ー个可能的位边界，生成NH码剥离码序列NH_changs
，用于北斗导航系统信号符号位内NH码的剥离。具体的，所述符号位内剥离为北斗导航系统的NH码剥离，若为GPS系统，此步骤不操作。北斗导航系统的剥离码NH_changs生成，具体为根据20种可能的位边界假设，确定每Ims积分数据Ii, s，Qi, 5对应的相位，如果在该相位上，NH码序列有符号跳变，则设置NH_changs对应位为_1，如果在该相位上，NH码序列无符号跳变，则设置NH_changs对应位为I ;在位边界上，NH_changs对应为0，共生成20个NH_Chang5
序列。
(三)数据跳变检测。具体的，对GPS来说，对20种可能的位边界，分别对所有20ms分段内的可能边界
进行数据跳变计数，并对一定时间段内的检测结果进行累加，各相位上的数据检测结果为
权利要求
1.一种兼容北斗卫星导航系统和全球定位系统的位同步方法，其特征在于，读取通道I支路相关积分数据和Q支路相关积分数据，假设20种可能的位边界，生成NH码剥离码，对北斗导航系统进行NH码剥离，对GPS不进行该操作，然后进行数据跳变检测，比较检测结果，判定数据跳变数最大的可能边界为真实符号位边界。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据NH码的不同相位之间的符号跳变生成剥离码。具体为:如果在某相位上，NH码序列有符号跳变，则设置剥离码对应位为-1，如果在该相位上，NH码序列无符号跳变，则设置剥离码对应位为1，在假设的位边界处，剥离码为O。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，本地假设20个可能的符号位边界。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对全球导航系统(GPS)，数据跳变检测只在假设的各可能的位边界处进行。对北斗导航系统，数据跳变检测在各可能符号位的内部进行，可能的位边界处数据跳变设为O。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，数据跳变检测采用差分积分的方法。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于在固定的时间内进行位同步，具体的，在N个符号位所持续时间内进行位同歩，N的确定根据所要求达到的灵敏度決定。
7.一种导航系统位同步的装置，其特征在于，所述装置包括:跟踪通道和位同步模块；其中， 所述跟踪通道，用于捕获跟踪各卫星，生成相关积分数据； 所述位同步模块，用于读取通道I支路相关积分数据和Q支路数据，假设20种可能的位边界，生成NH码剥离码，对北斗导航系统进行NH码剥离，对GPS不进行该操作。然后进行数据跳变检测，比较检测结果，判定数据跳变数最大的可能边界为真实符号位边界。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，根据NH码的不同相位之间的符号跳变生成剥离码。具体为:如果在某相位上，NH码序列有符号跳变，则设置剥离码对应位为-1，如果在该相位上，NH码序列无符号跳变，则设置剥离码对应位为1，在假设的位边界处，剥离码为O。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，本地假设20个可能的位边界。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，对全球导航系统(GPS)，数据跳变检测只在假设的各可能的位边界处进行。对北斗导航系统，数据跳变检测在各可能符号位的内部进行，可能的位边界处数据跳变设为O。
11.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，数据跳变检测采用差分积分的方法。
12.根据权利要求6所述的装置，其特征在于在固定的时间内进行位同步，具体的，在N个符号位所持续时间内进行位同歩，N的确定根据所要求达到的灵敏度決定。
全文摘要
本发明公开了一种位同步方法，其特征在于，读取通道I支路相关积分数据和Q支路数据，假设20种可能的位边界，生成NH码剥离码，对北斗导航系统进行NH码剥离，对GPS不进行该操作。然后进行数据跳变检测，比较检测结果，判定数据跳变数最大的可能边界为真实符号位边界。本发明还公开了一种位同步的装置，通过上述方法和装置，同时支持北斗卫星导航系统和全球定位系统信号的位同步，通过调整位同步时间，能够提高导航信号位同步的灵敏度，因此本发明具有较高的军用及商用价值。
文档编号G01S19/30GK103091686SQ201110336549
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者路卫军, 于敦山, 张兴, 黄永灿 申请人:北京大学