信号捕获方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种信号捕获方法及装置，其特征在于，获取卫星信号；将获取的卫星信号；将卫星信号与本地载波进行混频，实现多普勒剥离；混频后信号在码片内进行累加求和；累加后信号与本地产生的码信号进行相关积分；相干结果送入捕获判决器，进行捕获判决。通过以上方法，可以实现中间结果复用，节省计算资源。本发明还提供了一种实现以上方法的装置，能够加快信号捕获过程，具备较高的应用价值。
【专利说明】
信号捕获方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及全球卫星导航系统领域，更具体地，涉及二进制偏移载波导航信号捕获的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]全球定位系统(GNSS)被广泛的应用于导航领域，成为了军民两用位置服务的主要信息来源。为了进一步提升卫星导航信号的抗多径能力并保持与已有信号的兼容，新一代卫星导航系统采用了二进制偏移载波(Binary-Offset-Carrier，B0C)调制信号。
[0003]不同于传统的卫星导航信号，在进行载波搬移之前，BOC调制信号采用二进制方波来调制伪随机码(Pseudorandom Noise,PN),从而实现信号频谱的分离。由于采用了二次方波调制，使的BOC信号的自相关函数的主峰更加尖锐，从而提高了鉴相器的准确度，提高了定位性能，同时提高了系统的抗多径能力。然而，BOC信号的自相关峰值具备了多峰特性，使的BOC信号的捕获时需要采用更小的相关间隔，增加了捕获算法的搜索空间。与此同时，为了提高GNSS系统的扩频增益，新BOC信号采用长的伪码结构，这都增加了导航信号捕获的复杂度。
[0004]因此，如何快速、高效的捕获卫星信号成为了急需解决的问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提出了一种信号捕获的方法和装置，能够减少卫星信号捕获过程中的计算冗余，从而提高资源利用效率，从而快速捕获卫星信号。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]本发明提供了一种信号捕获的方法，所述方法:
[0008]获取卫星信号；
[0009]将获取的卫星信号
[0010]将卫星信号与本地载波进行混频，实现多普勒剥离；
[0011]混频后信号在码片内进行累加求和；
[0012]累加后信号与本地产生的码信号进行相关积分；
[0013]相干结果送入捕获判决器，进行捕获判决。
[0014]优选的，混频后信号在码片内进行累加求和包括:获得的混频信号进行分段，每段长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度。
[0015]优选的，混频后信号在码片内进行累加求和包括:获得的混频信号进行分段后，将每段长度内的采样点进行累加求和，得到第一阶段的累加数据。
[0016]优选的，对于实时信号处理设备，将获得的混频信号数据流进行累加求和，累加求和长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度，得到第一阶段的累加数据。
[0017]优选的，所述本地产生的码信号包括:根据卫星信号的不同产生不同的本地码信号，即对于BOC信号，本地产生的码信号为副载波序列与伪随机码序列的相关后序列；对于BPSK卫星信号，本地产生的码信号为伪随机码序列。
[0018]本发明还提供了一种信号的捕获装置，所述装置包括:信号输入\译码模块，载波混频模块，码片内累加模块，副载波\码信号相关模块，相干累加模块，捕获判决模块。其中，
[0019]信号输入\译码模块，用于接收获取的卫星信号，并进行译码，得到需要处理的信号;
[0020]载波混频模块，用于进行卫星信号的混频处理，去除卫星信号的载波和多普勒信号;
[0021 ] 码片内累加模块，用于对小于一个码片内的相关信号进行累加，得到累加信号；
[0022]副载波\码信号相关模块，用于将本地生产的码信号与累加信号进行相关，得到相关输出；
[0023]捕获判决模块，用于依据相关累加模块的相关值进行判断是否捕获到卫星信号。
[0024]优选的，码片内累加模块功能包括:获得的混频信号进行分段，每段长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度。获得的混频信号进行分段后，将每段长度内的采样点进行累加求和，得到第一阶段的累加数据。
[0025]优选的，码片内累加模块功能包括:将获得的混频信号数据流进行累加求和，累加求和长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度，得到第一阶段的累加数据。
[0026]优选的，副载波\码信号相关模块功能包括:根据卫星信号的不同产生不同的本地码信号，即对于BOC信号，本地副载波\码信号为副载波序列与伪随机码序列的相关后序列；对于BPSK卫星信号，本地副载波\码信号为伪随机码序列。
[0027]优选的，相干累加模块功能包括:将本地生成的码信号与累加后的信号进行相关，得到本地信号与卫星信号的相关值。
[0028]本发明提出的信号的捕获方法和装置能够减少卫星信号捕获过程中的计算冗余，从而提高资源利用效率，从而快速捕获卫星信号。
【附图说明】
[0029]为了更加清楚的说明本发明实施例中的技术方法，下面将对实施例描述中所需的附图做一下简单介绍:
[0030]图1为本发明信号捕获方法的流程示意图；
[0031]图2为本发明实施例的信号捕获流程结构示意图；
[0032]图3为本发明实施例的装置结构示意图；
【具体实施方式】
[0033]以下参照附图并结合示意性的实施例来详细说明本发明技术方案的特征及其技术效果，但本发明不局限于本实施例。
[0034]如图1所示，本发明提供了信号捕获方法的一实施例，所述方法包括以下步骤:
[0035]步骤101，获取卫星信号。
[0036]如:将卫星信号经过下变频后进行采样，可以得到数字中频信号。
[0037]步骤102，卫星信号与本地载波混频，得到混频信号。混频采用两路混频方式:第一路混频为卫星信号与本地载波的正弦信号进行混频，得到同向混频信号；第二路混频为卫星信号与本地载波的余弦信号进行混频，得到余弦混频信号。
[0038]步骤103，混频信号实现码片内累加。获得的混频信号进行分段，每段长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度。获得的混频信号进行分段后，将每段长度内的采样点进行累加求和，得到累加信号。
[0039]步骤104，累加信号与本地码信号进行相关。根据卫星信号的不同产生不同的本地码信号，即对于BOC信号，本地副载波\码信号为副载波序列与伪随机码序列的相关后序列；对于BPSK卫星信号，本地副载波\码信号为伪随机码序列。然后，本地码信号与累加信号进行相关，得到本地信号与卫星信号的相关值。
[0040]步骤105，捕获判决。依据得到的相关值，将其与设定的阈值进行比较，如果大于阈值则判断为卫星捕获成功，否则，捕获失败。
[0041]或者，进行全相位比较，找出相关值最大的值，并将其与阈值比较，如果大于阈值则判断为卫星捕获成功，否则，捕获失败。采用这种比较可以有效降低错捕概率。
[0042]通过以上的步骤，可以将相关过程分为两个阶段，载波相关过程和码相关过程两个阶段。通过复用载波相关过程的中间结果，可以减少卫星信号捕获过程中的计算冗余，从而提高资源利用效率，从而快速捕获卫星信号。
[0043]本发明的一个实施例如下，但本发明并不局限于这一个实现方式。
[0044]图2是本发明实施例的信号捕获结构示意图。下面以图2所示的信号捕获结构示意图为例详细说明本发明实施例的信号捕获过程，应当理解图2仅为本发明实施例的信号捕获结构示意图，是为方便理解本发明实施例而作的示范性说明，不应视为对本发明实施例的限定。本发明可以用本装置实现，但不局限于图2所示示意图。
[0045]本地载波生成器产生同频同相的正弦信号和余弦信号，然后在混频器I和2中分别与接收到的卫星信号进行混频，得到混频后的两路信号，分别为同相信号和正交信号。
[0046]生成的两路信号进行分段，每段长度为捕获相关过程中的步进长度，然后在累加器中将每段分别进行累加，得到同相和正交相累加信号。
[0047]副载波发生器产生周期的方波副载波。码生成器用于伪随机码序列的生成。
[0048]当捕获的卫星信号为BOC信号时，相关器3将方波副载波与伪随机码序列进行相关得到BOC调制序列。当捕获的卫星信号为BPSK信号时，副载波发生器产生恒定的+1序列，相关器3将方波副载波与伪随机码序列进行相关，此时输出序列实质为伪随机码序列。通过相关器3输出的序列为本地的码信号。
[0049]生成的本地码信号分别与同相和正交相累加信号进行相关，并进行相关积分，将相关积分结果输出，用于捕获判决。
[0050]捕获判决模块依据得到的相关值，将其与设定的阈值进行比较，如果大于阈值，则判断为卫星捕获成功，否则，捕获失败。或者，进行全相位比较，找出相关值最大的值，并将其与阈值比较，如果大于阈值，则判断为卫星捕获成功，否则，捕获失败。采用这种比较可以有效降低错捕概率。
[0051]图3是本发明实施例的装置结构示意图。下面以图3所示的信号捕获结构示意图为例说明本发明实施例的信号捕获装置，应当理解图3仅为本发明实施例装置结构示意图，是为方便理解本发明实施例而作的示范性说明，不应视为对本发明实施例的限定。本发明可以用本装置实现，但不局限于图3所示示意图。
[0052]装置包括:信号输入\译码模块(301)，载波混频模块(302)，码片内累加模块(303)，副载波\码信号相关模块(304)，捕获判决模块(305)。
[0053]信号输入\译码模块(301)，用于接收获取的卫星信号，并进行译码，得到需要处理的信号。
[0054]载波混频模块(302)，用于进行卫星信号的混频处理，去除卫星信号的载波和多普勒信号。
[0055]码片内累加模块(303)，用于对小于一个码片内的相关信号进行累加，得到累加信号。码片内累加模块包括:获得的混频信号进行分段，每段长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度。获得的混频信号进行分段后，将每段长度内的采样点进行累加求和，得到第一阶段的累加数据。
[0056]或选，码片内累加模块功能包括:将获得的混频信号数据流进行累加求和，累加求和长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度，得到第一阶段的累加数据。
[0057]副载波\码信号相关模块(304)，用于将本地生产的码信号与累加信号进行相关，得到相关输出。根据卫星信号的不同产生不同的本地码信号，即对于BOC信号，本地副载波\码信号为副载波序列与伪随机码序列的相关后序列；对于BPSK卫星信号，本地副载波\码信号为伪随机码序列。将本地生成的码信号与累加后的信号进行相关，得到本地信号与卫星信号的相关值。
[0058]捕获判决模块(305)，用于依据相关累加模块的相关值进行判断是否捕获到卫星信号。依据得到的相关值，将其与设定的阈值进行比较，如果大于阈值则判断为卫星捕获成功，否则，捕获失败。
[0059]或选，进行全相位比较，找出相关值最大的值，并将其与阈值比较，如果大于阈值则判断为卫星捕获成功，否则，捕获失败。采用这种比较可以有效降低错捕概率。
[0060]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统或一些特征可以忽略或不执行。另一点，所显示或讨论的相互的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0061]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0062]以上描述了本方面的实施例，但仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的方法之内所作的修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种信号的捕获方法，其特征在于，包括: 获取卫星信号； 将获取的卫星信号 将卫星信号与本地载波进行混频，获得混频信号，实现多普勒剥离； 混频后信号在码片内进行累加求和； 累加后信号与本地产生的码信号进行相关积分； 相干结果送入捕获判决器，进行捕获判决。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混频后信号在码片内进行累加求和包括:获得的混频信号进行分段，每段长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混频后信号在码片内进行累加求和包括:获得的混频信号进行分段后，将每段长度内的采样点进行累加求和，得到第一阶段的累加数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与本地产生的码信号进行相关积分包括:根据卫星信号的不同产生不同的本地码信号，即对于BOC信号，本地码信号为副载波序列与伪随机码序列的相关后序列；对于BPSK卫星信号，本地码信号为伪随机码序列。然后，将本地生成的码信号与累加后的信号进行相关，得到本地信号与卫星信号的相关值。5.根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，将相关过程分为两个阶段，载波相关过程和码相关过程两个阶段。通过复用载波相关过程的中间结果，可以减少卫星信号捕获过程中的计算冗余，从而提高资源利用效率，从而快速捕获卫星信号。6.一种信号的捕获装置，其特征在于，所述装置包括:信号输入\译码模块，载波混频模块，码片内累加模块，副载波\码信号相关模块，相干累加模块，捕获判决模块；其中， 所述信号输入\译码模块，用于接收获取的卫星信号，并进行译码，得到需要处理的信号; 所述载波混频模块，用于进行卫星信号的混频处理，去除卫星信号的载波和多普勒信号; 所述码片内累加模块，用于对小于一个码片内的相关信号进行累加，得到累加信号；所述副载波\码信号相关模块，用于将本地生产的码信号与累加信号进行相关，得到相关输出； 所述捕获判决模块，用于依据相关累加模块的相关值进行判断是否捕获到卫星信号。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述码片内累加模块功能包括:获得的混频信号进行分段，每段长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度。获得的混频信号进行分段后，将每段长度内的采样点进行累加求和，得到第一阶段的累加数据。8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述码片内累加模块功能包括:将获得的混频信号数据流进行累加求和，累加求和长度取决于卫星捕获搜索过程中的步进长度，得到第一阶段的累加数据。9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述副载波\码信号相关模块功能包括:根据卫星信号的不同产生不同的本地码信号，即对于BOC信号，本地副载波\码信号为副载波序列与伪随机码序列的相关后序列；对于BPSK卫星信号，本地副载波\码信号为伪随机码序列。10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述相干累加模块功能包括:将本地生成的码信号与累加后的信号进行相关，得到本地信号与卫星信号的相关值。
【文档编号】G01S19/30GK105891853SQ201410204133
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年5月15日
【发明人】雷登云, 路卫军, 崔小欣, 黄永灿, 于敦山
【申请人】北京大学