一种GNSS基带信号的捕获方法及装置与流程

技术特征：

1.一种GNSS基带信号的捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将当前未捕获卫星的频率划分为M个第一频段以及对每个第一频段分配一对应的相关器，在每个第一频段内通过相关器搜索卫星信号的方法对当前未捕获卫星进行搜索，并得出每个相关器的输出结果；

S2：根据所有的输出结果判断当前未捕获卫星是否被捕获，若是，则将当前未捕获卫星标记为已捕获卫星，切换到下一颗卫星并记为当前未捕获卫星，执行S1；直到捕获到四颗卫星时，执行S3；

S3：根据上述四颗卫星的卫星导航电文获取当前所有的可观测卫星的卫星号；

S4：根据卫星号得到所有的未捕获卫星的频率，将每个未捕获卫星的频率进行划分为N个第二频段以及对每个第二频段分配一对应的相关器，在每个第二频段内通过相关器搜索卫星信号的方法依次对每个未捕获卫星进行搜索，并判断每个未捕获卫星是否已被捕获，若是，则将对应的未捕获卫星记为已捕获卫星；

S5：当所有的卫星均标记为已捕获卫星时，GNSS基带信号完成捕获。

2.如权利要求1所述GNSS基带信号的捕获方法，其特征在于，还包括将每个已捕获卫星的频率划分为I个第三频段，在每个第三频段内通过相关器搜索卫星信号的方法依次对每个已捕获卫星进行二次捕获，直到对所有的已捕获卫星的完成二次捕获。

3.如权利要求2所述GNSS基带信号的捕获方法，其特征在于，所述I＝10。

4.如权利要求1或2所述GNSS基带信号的捕获方法，其特征在于，所述相关器搜索卫星信号的方法具体包括以下步骤：

S11：将通过GNSS天线接收到的信号转换为中频数字信号s(t)，该中频数字信号s(t)可用公式(1)表示：

$s\left(t\right)=\sqrt{2P}\·D\[(1-f_d/f_{L1})t-\mathrm{\τ}\]\·C\[(1-f_d/f_{L1})\·t-\mathrm{\τ}\]\·cos(2{\mathrm{\πf}}_{IF}t+\mathrm{\φ})+n\left(t\right)---\left(1\right);$

其中，P是信号功率；D(t)是导航电文比特；C(t)是C/A码；τ表示卫星信号从卫星到接收机的传输过程中的时间延迟；f_d是多普勒频移；t为观测时间；f_IF＝f_标称+f_d，表示为载波下变频的中频信号；f_标称表示中频数字信号的标称频率；φ为初始载波相位；n(t)为白噪声，其功率谱密度为常量；f_L1表示中频数字信号处于L1频段的频率；

S12：将中频数字信号s(t)与本地载波信号相乘，得到同相分量I(t)和正相分量Q(t)；

所述本地载波信号表示为其中为捕获时估计的多普勒频移，f_loc表示中频数字信号的实际频率，Q_loc(t)表示本地载波信号正相分量的信号，I_loc(t)表示本地载波信号同相分量的信号，φ_loc表示中频数字信号的初始相位；

将(1)和(2)混频后得到同相分量I(t)和正相分量Q(t)，可用公式(3)表示：

$\left\{\begin{array}{c}I\left(t\right)=\sqrt{2P}\·D\[(1-f_d/f_{L1})t-\mathrm{\τ}\]\·C\[(1-f_d/f_{L1})\·t-\mathrm{\τ}\]\·cos(2{\mathrm{\πf}}_{IF}t+\mathrm{\φ})\×\sqrt{2}\·cos(2{\mathrm{\πf}}_{loc}t+{\mathrm{\φ}}_{loc})\\ Q\left(t\right)=\sqrt{2P}\·D\[(1-f_d/f_{L1})t-\mathrm{\τ}\]\·C\[(1-f_d/f_{L1})\·t-\mathrm{\τ}\]\·cos(2{\mathrm{\πf}}_{IF}t+\mathrm{\φ})\sqrt{2P}\·sin(2{\mathrm{\πf}}_{loc}t+{\mathrm{\φ}}_{loc})\end{array}\right.---\left(3\right);$

S13：通过低通滤波器对公式(3)的信号进行处理后得到公式(4)：

$\left\{\begin{array}{c}I\left(t\right)=\sqrt{P}\·D\[(1-f_d/f_{L1})t-\mathrm{\τ}\]\·C\[(1-f_d/f_{L1})\·t-\mathrm{\τ}\]\·cos(2\mathrm{\π}\mathrm{\Δ}f\·t+\mathrm{\Δ}\mathrm{\φ})\\ Q\left(t\right)=\sqrt{P}\·D\[(1-f_d/f_{L1})t-\mathrm{\τ}\]\·C\[(1-f_d/f_{L1})\·t-\mathrm{\τ}\]\·sin(2\mathrm{\π}\mathrm{\Δ}f\·t+\mathrm{\Δ}\mathrm{\φ})\end{array}\right.---\left(4\right),$

其中，为多普勒频移估计残差；

S14：假设本地伪码序列可以表示为将其与公式(4)进行相关处理并积分，可得同相分量积分I_P以及正相分量积分Q_P，其具体由公式(5)表示：

其中T为预检测积分时间，表示卫星信号从卫星到接收机的传播时间；

S15：对公式(5)作简化处理得到公式(6)：

最终得到的同相分量积分I_P以及正相分量积分Q_P，也即是相关器的输出结果。

5.如权利要求4所述GNSS基带信号的捕获方法，其特征在于，T为1ms、2ms、5ms或10ms。

6.如权利要求1所述GNSS基带信号的捕获方法，其特征在于，M＝N+4。

7.如权利要求6所述GNSS基带信号的捕获方法，其特征在于，M＝32，N＝28。

8.一种GNSS基带信号的捕获装置，其特征在于，包括：

第一颗卫星捕获模块，用于将当前未捕获卫星的频率划分为M个第一频段以及对每个第一频段分配一对应的相关器，在每个第一频段内通过相关器搜索卫星信号的方法对当前未捕获卫星进行搜索，并得出每个相关器的输出结果；

捕获完成标记模块，用于根据所有的输出结果判断当前未捕获卫星是否被捕获，若是，则将当前未捕获卫星标记为已捕获卫星，切换到下一颗卫星并记为当前未捕获卫星，执行第一颗卫星捕获模块；直到捕获到四颗卫星时，执行卫星号获取模块；

卫星号获取模块，用于根据上述四颗卫星的卫星导航电文获取当前所有的可观测卫星的卫星号；

其他卫星捕获模块，用于根据卫星号得到所有的未捕获卫星的频率，将每个未捕获卫星的频率进行划分为N个第二频段以及对每个第二频段分配一对应的相关器，在每个第二频段内通过相关器搜索卫星信号的方法依次对每个未捕获卫星进行搜索，并判断每个未捕获卫星是否已被捕获，若是，则将对应的未捕获卫星记为已捕获卫星；

捕获完成模块，用于当所有的卫星均标记为已捕获卫星时，GNSS基带信号完成捕获。