CN101206256B - 一种gps接收机信号非相干积分的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及GPS接收机信号处理领域，尤其涉及提供一种GPS接收机信号非相干积分的数据处理方法，它增加了非相干积分数据的比例缩放功能，可以将非相干积分值和寄存器RAM数据位控制在一个不大的范围内，又可以实现长时间的积分而不会因为数据的溢出使信息丢失，并且能很好的反映出卫星信号和本地码的相关性。

Description

一种GPS接收机信号非相干积分的数据处理方法

技术领域

本发明涉及GPS接收机信号处理领域，尤其涉及提供一种GPS接收机信号非相干积分的数据处理方法。

背景技术

全球定位系统(GPS)信号处理的常用的一般过程：CA码捕获模块将来自射频的卫星数据送到IQ分离器中，把信号分为I路和Q路信号进行求和、量化。在多普勒模块，进行了多普勒旋转后，多普勒相位值被存入存储器中，备下次旋转使用，旋转后的数据则被送到相关模块。在相关模块中，多普勒旋转后的数据与本地码发生器送进来的数据进行相关运算。相关运算完后的数据进行局部累加操作，然后送入相关积分模块和非相干积分模块进行相关和非相干的操作。最后送入峰值检测，来进行同步与否的判断。如此循环。

这个过程中，关键一步是要实现本地码与卫星信号的同步。判断同步与否是将非相干积分的结果进行峰值检测，即本地码与卫星信号的相关度的一个度量。非相干积分把本地码与卫星信号的相关程度累加，这个过程即本地码与卫星信号的逐步同步，当同步达到要求后，即累加值达到了阈值。在捕获的过程中，通常是对相关的处理结果进行非相干的处理，非相干积分是使用了相关积分的结果，以达到提高信噪比的作用。

非相干积分由于累加的是非负数，这样和值就增加很快，会迅速达到一个很大的值，对于非相干积分来说，积分时间越长，和值需要的数据位就越多。一般的处理是将本次的数据减去一个偏量，再与上次累加的结果相加，但是这样的动态范围还不是很大，对于长时间的积分过程不适用，即使勉强适用，也要占用很大的数据存储空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有比例缩放功能，并能够节省数据存储器RAM位数的GPS接收机信号非相干积分的数据处理方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，一种GPS接收机信号非相干积分的数据处理方法，包括以下步骤；

步骤1

将卫星信号与本地码相关结果的同相分量I和正交分量Q分别进行快速傅立叶变换(FFT)，其幅值分别记为Magn(I)、Magn(Q)，对于每个码相位的每个频点幅值，记为Mag，按照公式    $\mathrm{Mag}=\sqrt{{\mathrm{Magn}\left(I\right)}^2+{\mathrm{Magn}\left(Q\right)}^2}$ 进行计算；

步骤2

选取频点幅值偏量Bias，每个码相位的每个频点幅值Mag减去频点幅值偏量Bias，得到上述码相位的该频点偏置幅值，记为MagBias；

步骤3

选取比例缩放因子AS，将偏置频点幅值MagBias右移AS位，然后进行对应频点的累加，该累加值即为经过缩放的非相干积分值，记为Nocohsum，存入寄存器RAM，并记录非相干积分次数Nocohcount；

步骤4

根据非相干积分次数Nocohcount和比例缩放因子AS，分别与其相应的非相干积分次数阈值和比例缩放因子阈值相比较，综合判断卫星信号的捕获结果。

所述选取非相干幅值偏量Bias，即选取卫星信号的上次非相干积分过程中所有频点幅值Mag的均值。

所述选取比例缩放因子AS，采用自动递增调整方式。

由于本发明在非相干积分过程中增加了比例缩放功能，能够节省数据存储器RAM的位数，而且更大程度地避免数据溢出错误的发生，降低了相应硬件的复杂度，提高了非相干积分的动态范围，可以延长长积分时间。

具体实施方式

本发明的具体步骤如下；

第一步，将卫星信号与本地码相关结果的同相分量I和正交分量Q分别进行快速傅立叶变换(FFT)，其幅值分别记为Magn(I)、Magn(Q)，对于每个码相位的每个频点幅值，记为Mag，按照公式 进行计算。

第二步，选取频点幅值偏量Bias，每个码相位的每个频点幅值Mag减去频点幅值偏量Bias，得到上述码相位的该频点偏置幅值，记为MagBias。该频点幅值偏量Bias，选取卫星信号的上次非相干积分过程中所有频点幅值Mag的均值，比如，卫星信号的1023个码相位做四点的FFT，那么将产生4092个Mag数据，产生这样的4092个Mag数据的过程称为一次非相干积分。将所有4092个Mag数据进行累加记为Magsum，那么Bias＝Magsum/4092，这个Bias值是为计算下次的4092个MagBias数据做准备的。可以看出，对于第一次非相干积分，Bias值是为0的，因为，没有所谓的上次的数据。第二次非相干积分过程中使用的Bias值为第一次的所有Mag值的均值，第三次使用第二次的均值，依次类推。

第三步，选取比例缩放因子AS，将偏置频点幅值MagBias右移AS位，然后进行对应频点的累加。例如：本次非相干积分的1码相位0频点的数据只能和下次非相干积分1码相位0频点的数据累加。该累加值即为经过缩放的非相干积分值，记为Nocohsum，存入寄存器RAM，并记录非相干积分次数Nocohcount。所述选取比例缩放因子AS，可以自行设定；也可以采用自动递增调整方式，即初始阶段AS＝0，偏置幅值MagBias不进行右移，当某个频点的非相干积分值Nocohsum大于设定的非相干积分值阈值的时候，比例缩放因子AS加1，并在下次非相干积分时寄存器RAM中的非相干积分值Nocohsum也要右移1位以保证缩放后的MagBias与RAM中的Nocohsum比例一致，新的MagBias右移AS位后与上述右移1位的非相干积分值Nocohsum累加，即为经过偏置、缩放的新的非相干积分值Nocohsum，更新寄存器RAM数据。非相干积分值阈值可以根据寄存器RAM分配给每个频点的非相干积分值Nocohsum的二进制位数选取其次大值。例如：寄存器RAM分配给每个频点的非相干积分值Nocohsum的二进制位数为8位，那么其次大值为2⁸-2。

第四步，根据非相干积分次数Nocohcount和比例缩放因子AS，分别与其相应的非相干积分次数阈值和比例缩放因子阈值相比较，综合判断卫星信号的捕获结果。例如：做24毫秒数据的非相干积分，每次非相干积分为4毫秒，那么非相干积分次数阈值将会是6，并取比例缩放因子阈值为5。如果比例缩放因子AS值累加达到5，且非相干积分次数Nocohcount未超过非相干积分次数阈值6，那么表示捕获成功，保存寄存器RAM数据，转入跟踪模块；如果非相干积分次数Nocohcount已超过非相干积分次数阈值6，但AS值累加还未达到5，则表示捕获不成功，重新进行下一次非相干积分的数据处理过程。积分时间长短与信号强弱有关，这两个因素将影响接收机性能，且积分时间长短可自行设置。

本发明增加了数据的比例缩放功能，可以将非相干积分值和寄存器RAM数据位控制在一个不大的范围内，又可以实现长时间的积分而不会因为数据的溢出使信息丢失，并且能很好的反映出卫星信号和本地码的相关性。

Claims (2)

1.一种GPS接收机信号非相干积分的数据处理方法，包括以下步骤；

步骤1，将卫星信号与本地码相关结果的同相分量I和正交分量Q分别进行快速傅立叶变换(FFT)，其幅值分别记为Magn(I)、Magn(Q)，对于每个码相位的每个频点幅值，记为Mag，按照公式

进行计算；

步骤2，选取频点幅值偏量Bias，每个码相位的每个频点幅值Mag减去频点幅值偏量Bias，得到上述码相位的该频点偏置幅值，记为MagBias；

步骤3，选取比例缩放因子AS，将偏置频点幅值MagBias右移AS位，然后进行对应频点的累加，该累加值即为经过缩放的非相干积分值，记为Nocohsum，存入寄存器RAM，并记录非相干积分次数Nocohcount；

步骤4，根据非相干积分次数Nocohcount和比例缩放因子AS，分别与其相应的非相干积分次数阈值和比例缩放因子阈值相比较，综合判断卫星信号的捕获结果。

2.根据权利要求1所述的一种GPS接收机信号非相干积分的数据处理方法，其特征在于，所述选取频点幅值偏量Bias，即选取卫星信号的上次非相干积分过程中所有频点幅值Mag的均值。