CN102096078B - 一种多卫星导航系统兼容的gnss信号接收方法及其相关器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，支持目前的GPS、GLONASS、北斗和伽利略卫星导航系统的卫星信号的接收。本发明还公开一种多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器，它由N个多系统相关通道，每个多系统相关通道主要包括载波NCO、码NCO、伪随机码产生器以及积分与清零模块。码NCO输出用于触发伪随机码产生器的脉冲序列，同时产生同速率的方波信号，作为BOC(1，1)信号解调方式中的副载波信号，伪随机码产生器最多可产生14级伪随机码，积分与清零模块具有溢出保护功能，提高了可靠性。多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器可兼容四大卫星导航系统，有效提高导航定位的可靠性和连续性，显著降低单系统导航的使用风险。

Description

一种多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法及其相关器

发明领域

本发明属于卫星通信技术领域，涉及GNSS接收机的信号接收方法，尤其涉及一种多卫星导航系统兼容的卫星信号接收方法及其接收机的相关器模块。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)已经广泛应用于车载导航，便携式导航仪，无线通信设备中，各大移动通信服务商也在积极开发基于定位服务(LBS)的应用，为用户提供有效、可靠的基于定位功能的多种服务。这要求各种通信导航设备中的GNSS接收机在各种环境下，能够连续的导航定位。一般而言，至少需要接收到4颗卫星的信号才能完成导航定位，但是，在都市区或密林中，由于受到高楼大厦或稠密的植被的遮蔽，卫星信号受到阻碍或衰减，可见卫星数目急剧减少，从而导致导航定位的中断。

现有GNSS接收机大多是GPS接收机，只能接收GPS卫星导航系统的信号。现在GPS系统包括30颗可用卫星，在空旷的地方，平均可以接收到8颗卫星信号，但是如果是在都市区内，由于两侧的高楼大厦的遮蔽，可接收卫星数目会急剧减少，如果可接收卫星数目小于4颗，就无法定位。

目前全世界有四个全球导航卫星系统：已建成的美国GPS系统和俄罗斯GLONASS系统，预计在2011年达到额定24颗星，在建中的欧盟的伽利略系统，预期在2013年完成部署，投入运行，星座卫星数量达到30颗，以及在建中的中国第二代的北斗系统，预期在2010年建成，数量为12颗卫星，并预期在2020年建成全球导航卫星系统，星座卫星数量为30颗。

面对全球导航卫星系统的发展趋势，可用卫星数目会增加到100多颗，世界各国十分关注具有同时接收多个卫星导航系统信号能力的研发，那样即使在复杂的接收环境中，也能保证在有限的天空中有更多的来自不同系统的卫星信号可供选择应用，不言而喻，GNSS接收机的导航定位信号会更加连续，因而，GNSS接收机的研究开发会更加热络。

众所周之，采用单一卫星导航系统，存在下列技术风险和人为控制风险：一是系统服务的可靠性存在不稳定因素，任何一个系统都不可能确保万无一失；二是系统应用受到多种外界条件的限制，定位的稳定性有时难以保证；三是系统的安全性直面国际大环境的挑战。因此，兼容多个卫星导航系统，充分利用各个系统的互操作性，提高了导航定位的可靠性和稳定性，不仅可以最大限度的降低系统应用风险，而且能够显著提高定位性能指标。

然而，多卫星导航系统的兼容技术面临诸多的难题：首先，上述的四大卫星导航系统的信号结构不同，比如GPS的C/A码信号采用的BPSK调制方式，而伽利略的粗码信号采用的是BOC(1，1)调制方式。GLONASS采用的一个9级的M序列作为扩频码，而其他3个卫星导航系统采用的是两个M序列组合的扩频码。其次，系统信号结构的不同必然导致系统解扩码技术的差异。另外，多卫星导航系统的兼容设备在硬件规模和产品价位等方面又会受到用户方的制约。因此，多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法必须解决多种信号结构的兼容、多种系统解扩码技术的兼容、多卫星导航系统的性能和价位的兼顾等问题。显而易见，多卫星导航系统的兼容技术存在相当大的技术难度。

鉴于全球导航卫星系统的发展，GNSS接收技术研究方兴未艾，已有技术的接收机相关器只能接收一种卫星信号。专利号201152895，名称为“一种GPS信号相关器”的专利，提出一种GPS信号相关器，只能接收GPS卫星信号。专利号CN1285045，名称为“数字相关器”的专利，提出了一种GPS和GLONASS的伪噪声信号接收机的数字相关器，可以接收GPS和GLONASS卫星信号，但是不能接收伽利略系统和北斗系统的卫星信号。

发明内容

本发明的目的是解决已有技术采用单一卫星导航系统而存在的单一性、稳定性和可靠性较差的问题，以及克服已有技术存在的上述缺陷，提出了一种多系统兼容的GNSS信号接收方法，还提出采用该方法构成接收机的相关器模块。

一、多系统信号结构的兼容分析

卫星导航接收机接收到的数字中频信号r(t)表示式为：

r(t)＝A·cs(t)·c(t)·D(t)·cos(2πft+θ)            (1)

式中，时间t＝n·T_s，T_s为数字中频信号的采样时间间隔，n为整数序列；A为接收到信号的幅度；cs(t)为接收到信号的副载波调制：对于BPSK调制，cs(t)为常数1；对于BOC(1，1)调制，cs(t)为一个方波，其电平1表示为逻辑1，电平0表示为逻辑-1；c(t)为接收到信号的扩频码：对于GLONASS卫星导航系统，共用一个扩频码；对于其他卫星导航系统，每个系统信号都有各自唯一的扩频码，电平1表示为逻辑1，电平0表示为逻辑-1；D(t)为接收到的信号中包含的数据；cos(2πft+θ)为被调制的载波，式中f为载波中心频率，θ为载波相位。

二、从数字中频信号中提取数据D(t)

卫星导航接收机从数字中频信号中提取数据D(t)需要完成以下步骤：

1)配置相关器

(1)配置相关器模块

相关器模块包括若干个相关器通道，每个相关器通道由乘法器、载波NCO、码NCO、调制制式选择器、伪随机码产生器、积分与清零电路以及累加数据寄存器组成；

(2)配置相关器通道组

卫星导航接收机(简称接收机)配置的相关器具有若干个相关器通道；

2)锁存中频信号

对输入的中频数字信号进行锁存，并输出到各个相关器通道；

3)产生基带信号

(1)接收机的载波NCO包括相位累加器和正弦波映射表两部分。

(2)载波NCO受频率控制字控制生成相应的复数正弦波；

(3)相位累加器不断累加频率控制字，如果超出字长限制，自动溢出，并且继续累加；

(4)相位累加器的高3位作为量化后的载波相位，通过查表得到对应的相差90度的两个正弦波，组成一对正交的复数载波信号；

(5)通过控制载波NCO的频率控制字来产生与输入中频信号同频率的复数载波信号；该复数载波信号要与输入信号的中心频率相同，并且要与输入信号的载波相位相同；复数载波信号表示为：2exp(-j2πfnT_s-θ)其中：f是载波NCO输出载波信号的中心频率，θ是载波的初始相位。

(6)中频数字信号与载波NCO产生的复数载波信号相乘，得到中频数字信号下变频处理所得的基带信号x(n)，x(n)表示为：

x(n)＝2·r(nT_s)exp(-j2πfnT_s-jθ)        (2)

将式(1)代入式(2)中，由于后续的信号处理有低通滤波，滤除中频数字信号中的高频分量可以忽略，故基带信号x(n)化简为式(3)：

x(n)＝A·cs(nT_s)·c(nT_s)·D(nT_s)        (3)。

4)伪随机码解扩

(1)控制码NCO产生与输入中频信号同速率f_c的脉冲序列，以及与脉冲序列周期相同的方波信号cs(nT_s)，其中T_s为脉冲序列的脉冲宽度，方波信号的占空比为50％；

(2)由上述产生的脉冲序列触发伪随机码产生器，产生速率为f_c的伪随机码序列c(nT_s-τ)，其中τ为时间延迟；同时，产生定时信号，其周期等于伪随机码序列的周期；

(3)计算解扩码：

对于BOC(1，1)调制信号，将方波信号cs(nT_s)和伪随机码序列相乘，得到的解扩码为cs(nT_s)c(nT_s-τ)；

对于BPSK调制信号，可忽略方波信号，伪随机码直接形成为解扩码c(nT_s-τ)。

(4)计算解扩基带信号

解扩计算由步骤4)得到的解扩码与步骤3)之(3)得到的基带信号x(n)相乘，得到解扩的基带信号y(n)，如(4)式所示：

y(n)＝A·[cs(nT_s)]²·c(nT_s)·c(nT_s-τ)·D(nT_s)        (4)

式中cs(nT_s)和c(nT_s)的取值都是1或-1，所以(4)式可化简为式(5)：

y(n)＝A·c(nT_s)·c(nT_s-τ)·D(nT_s)                    (5)

如果τ＝0，即没有时间延迟时的解扩基带信号y₀(n)为：

y₀(n)＝A·D(nT_s)                                      (6)

5)积分与清零处理

积分与清零模块由加法器、寄存器和溢出检测器组成，其主要功能如下：

(1)低通滤波

解扩基带信号经积分完成低通滤波，滤除步骤3)得到的解扩基带信号中携带的高频分量；

(2)累积信号能量

解扩得到的解扩基带信号y₀(n)＝A·D(nT_s)的能量较小和信噪比较低，如果直接用来检测数据D(nT_s)的误码率较高，积分与清零处理模块用于信号能量的累积，提高信噪比。

对于卫星导航系统中普遍采用的直接序列扩频调制，一个码周期内数据的符号不变，即在码周期时间间隔T内，数据D(nT_s)的符号不变。第m个码周期解扩基带信号的累积值描述为：

$z\left(m\right)=\underset{n=(m-1)P+1}{\overset{\mathrm{mP}}{\mathrm{\Σ}}}y\left(n\right)$

$=A\·D\left(m\right)\·\underset{n=(m-1)P+1}{\overset{\mathrm{mP}}{\mathrm{\Σ}}}c\left({\mathrm{nT}}_s\right)\·c({\mathrm{nT}}_s-\mathrm{\τ})---\left(7\right)$

$=P\·A\·D\left(m\right)\·R\left(\mathrm{\τ}\right)$

式中，D(m)是第m个码周期调制的数据符号；

P＝T/T_s，表示一个码周期内的采样数据数目；

$R\left(\mathrm{\τ}\right)=\frac{1}{P}\underset{n=(m-1)P+1}{\overset{\mathrm{mP}}{\mathrm{\Σ}}}c\left({\mathrm{nT}}_s\right)\·c({\mathrm{nT}}_s-\mathrm{\τ}),$ 表示伪随机码的自相关函数；

如果τ＝0，R(τ)＝1，则没有时间延迟的解扩基带信号的累积值为：

z₀(m)＝P·A·D(m)            (8)

(8)式与(6)式相比，基带信号幅度放大P倍。在短时间内，P·A可以认为是正的常数，所以z₀(m)和D(m)的符号是相同的。一般而言，P的取值与采样频率和码周期成正比，A的取值与输入信号的功率大小有关，输入信号功率的动态范围要求在30dB左右，A值的上限值与下限值之比为31。由8式可知，零延时解扩基带信号的累加值z₀(m)的动态范围较大，其对应的累加器的动态范围也较大。为了降低硬件成本，在可以保证正确判决出数据D(m)的符号的前提下，尽量减小累加器的字长。当信号功率较大时，累加值超出了累加器的极限，会导致累加器的溢出。为避免因溢出引起数据出错，采用溢出检测器，当溢出检测器检测到累加器的寄存器已饱和时，就控制寄存器不再累加新输入数据。累加器溢出说明信号功率足够大，即使没有累加到一个码周期的数据，累加值z₀(m)已足够大，可以正确判决出数据D(m)的符号。在定时脉冲到来时，一次累加结束，控制该寄存器停止接收加法器输出，并将寄存器累加值送累加数据寄存器锁存，同时将寄存器清零，继续下一个时间间隔的积分。

伪随机码产生器由码NCO输出的脉冲序列触发，生成速率等于脉冲序列频率的伪随机码。伪随机码产生器的两个M序列产生器G1和G2的反馈抽头系数为可编程配置，按照各卫星导航系统的伪随机码生成多项式编程配置。伪随机码产生器同时产生定时信号，每个伪随机码序列的周期简称码周期产生一个定时信号，用于控制累加器积分的时间间隔。

伪随机码产生器包括两个M序列产生器G1和G2，每个M序列产生器的反馈系数抽头可以根据各卫星导航系统接口文档中伪随机码的生成多项式配置。对于每个卫星信号类型，同一个卫星导航系统的所有卫星的反馈抽头系数是一样的。对于GPS的C/A码信号，M序列产生器G1和G2的多级线性移位寄存器链的反馈系数值分别为0x204和0x3A6；对于GLONASS的C/A码信号，M序列产生器G2多级线性移位寄存器链的反馈系数值为0x110，M序列产生器G1多级线性移位寄存器链的反馈系数值不配置。

接收相关器的两个M序列产生器G1和G2的伪随机码生成多项式配置的初始状态值(简称初始状态值)决定了伪随机码的类型，不同类型的伪随机码用于不同的卫星。G1和G2的初始状态值根据对多个卫星导航系统的接收需求来配置。对于GPS的C/A码信号，G1的初始状态值为0x3FF，G2的初始状态值的配置方法：G2的低10位是需要产生的伪随机码序列的前10个码片的反码，高4位都为0。北斗系统和伽利略系统的初始状态值配置方法类似于GPS；对于GLONASS的C/A码信号，G1的初始状态值都是0，G2的初始状态值都是0x1FF。G1的初始状态值和反馈系数决定接收某一个卫星系统的某一种信号，而G2的初始状态值则决定了具体是接收该系统的某一颗卫星信号。

根据信号类型选择两个M序列产生器中的其中一个寄存器单元作为输出的M序列，两个M序列经过异或运算就得到伪随机码。可以选择M序列的7到14个寄存器单元作为M序列的输出。对于GPS的C/A码，选择第10个寄存器单元作为M序列的输出。对于GLONASS的C/A码，选择第7个存器单元作为M序列的输出。其他的卫星导航系统根据各自的卫星导航系统文档中的说明来配置。

伪随机码产生器中包含了一个码片计数器，记录产生的码片数目，因为每种伪随机码周期码片数目是已知的，比如GPS的C/A码，周期码片数目为1023，GLONASS的C/A码，周期码片数目为511。当计数器达到伪随机码周期码片数目后，清零，重新开始计数，同时产生一个定时脉冲。该脉冲的周期等于伪随机码的周期，用于控制积分与清零模块的累加时间间隔。

多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，它包括以下步骤：

1)接收多卫星导航系统数字中频信号

(1)设置若干个多系统相关器通道；

(2)输入的多卫星导航系统数字中频信号经由锁存器锁存后输入到每个多系统相关器通道；

2)基于同频复数载波的基带信号生成

(1)控制载波NCO产生与输入中频信号同频率的复数载波；

(2)由本步骤2)之(1)载波NCO产生的复数载波与锁存的数字中频信号相乘，得到下变频处理后的基带信号x(n)；

3)按多卫星导航系统体制选择相应伪随机码的解扩

(1)控制码NCO产生与输入中频信号的扩频码同速率的脉冲序列，同时产生与脉冲序列周期相同的方波信号；

(2)采用可编程配置兼容多系统的伪随机码产生器产生伪随机码；

(3)由步骤3)之(1)产生的脉冲序列，驱动伪随机码产生器产生与输入扩频码同速率的伪随机码序列，同时产生定时信号，其周期等于伪随机码序列的周期；

(4)选择解扩码算式

对两种体制的调制信号设置调制控制字，通过调制控制字来控制选择解扩码算式，得到解扩码：

对于BOC(1，1)调制信号，解扩码算式为方波信号和伪随机码序列相乘，得到解扩码；

对于BPSK调制信号，解扩码算式为伪随机码序列，伪随机码序列直接成为解扩码；

(5)计算得到解扩的基带信号

由步骤2)之(2)生成的基带信号x(n)与步骤3)之(4)得到的解扩码相乘，得到解扩的基带信号；

4)积分与清零处理

(1)低通滤波，解扩的基带信号经低通滤波器，滤除步骤3)之(5)得到的解扩基带信号中携带的高频分量；

(2)由步骤3)之(3)产生的定时信号作为控制积分的时间间隔；

(3)在每个积分时间间隔内，采用带溢出检测的累加器，把解扩得到并滤除高频分量的解扩基带信号进行累加，累积信号能量，放大基带信号幅度，提高信噪比；

(4)积分完成后，把累加数据存储到累加数据寄存器中，即接收到的卫星信号数据；同时清零累加器，准备下一个时间间隔的积分。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法构成的接收相关器，其在于：接收相关器由N个多系统相关通道构成，接收相关器还包括一个锁存器，接收相关器的N个多系统相关通道共用一个锁存器；每个多系统相关通道输入端连接相应的数字中频信号锁存器，每个多系统相关通道的三个控制端连接来自系统的频率控制字输入端，调制制式控制字输入和伪随机码控制字输入端，每个多系统相关通道有一个输出端输出到系统；

所述多系统相关通道由乘法器组、载波NCO、码NCO、调制制式选择或门、伪随机码产生器、积分与清零电路以及累加数据寄存器组成；连接关系为：乘法器1的中频信号输入端连接锁存器的输出端，乘法器1的载波信号输入端连接载波NCO的输出端，乘法器2的两个信号输入端连接乘法器1的输出端和乘法器3的输出端，乘法器2的输出端连接积分与清零电路的输入端，积分与清零电路的控制端连接伪随机码产生器的输出端，积分与清零电路的输出端连接累加数据寄存器的输入端，累加数据寄存器的控制端连接伪随机码产生器的输出端，乘法器3的一个输入端连接伪随机码产生器的输出端，另一个输入端连接调制制式选择或门的输出端，调制制式选择或门的一个输入端连接码NCO的一个输出端，另一个输入端连接调制制式控制字输入端，码NCO的另一个输出端连接伪随机码产生器的输入端；载波NCO的控制端连接频率控制字输入端；每个多系统相关通道的组成结构完全相同，每个多系统相关通道都有一个输出端。所有多系统相关通道的数字中频信号输入端都连接到数字中频信号锁存器的输出端。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器，其还在于：所述载波NCO包括相位累加器和正弦波映射表两部分；相位累加器输入端连接来自系统的频率控制字，接收的频率控制字的字长为32位，相位累加器输出端连接正弦波映射表，相位累加器输出累加值的高3位，正弦波映射表输出为复数载波值。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，其还在于：步骤2)之(1)所述控制载波NCO产生与输入中频信号同频率的复数载波的实现方法，包括以下步骤：

1)载波NCO产生的复数正弦波，其频率由加载在载波NCO频率控制字端口的频率控制字配置；

(1)按照所选系统的载波频率形成相应的频率控制字，加到相位累加器的频率控制字端口；

(2)相位累加器按接收的32位字长频率控制字作累加运算；

2)相位累加器完成32位字长的累加运算，将相位累加器输出的高3位作为量化后的载波相位；

3)按照3位字长的载波相位对正弦波映射表进行查表，通过查表映射得到相应的复数载波即复数正弦波的数据。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器，其还在于：所述码NCO包括相位累加器、单位延迟电路、反相器以及与门；相位累加器输入端连接来自系统的频率控制字，接收的频率控制字的字长为32位，相位累加器输出累加值的最高位，相位累加器输出端连接单位延迟电路输入端，同时相位累加器输出端还连接反相器输入端，单位延迟电路输出端和反相器输出端连接与门的两个输入端；输入频率控制字，输出一个方波信号用作定时信号，还输出一个频率可控的脉冲序列，用于驱动伪随机码产生器产生与输入扩频码同速率的伪随机码序列。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，其还在于：步骤3)之(1)所述控制码NCO产生与输入中频信号的扩频码同速率的脉冲序列以及与脉冲序列周期相同的方波信号的实现方法，包括以下步骤：

1)码NCO产生同速率的方波信号和脉冲序列，其速率由码NCO的频率控制字端口的频率控制字配置

(1)按照所选系统的扩频码的速率，形成相应的频率控制字，加到相位累加器的频率控制字端口；

(2)相位累加器按接收的32位字长频率控制字作相位累加运算；

(3)相位累加器不断累加频率控制字，如果超出字长限制，自动溢出，并且继续累加；

2)由相位累加器输出最高位分别经过一个反相器和经过一个时钟的单位延迟，将这两个产生的信号进行与操作，得到与扩频码同速率的脉冲序列；

3)由相位累加器输出最高位经过一个时钟的单位延迟，形成与脉冲序列同周期的方波信号；用于解调BOC调制制式信号。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，其还在于：步骤3)之(2)所述可编程配置兼容多系统的伪随机码产生器产生伪随机码的实现方法，包括以下步骤：

1)伪随机码产生器采用两个M序列产生器G1和G2，每个M序列产生器可以产生最多14级的M序列；

2)伪随机码产生器的两个M序列产生器的反馈抽头系数都按照各卫星导航系统的伪随机码生成多项式编程配置；

3)伪随机码产生器的输出抽头从两个M序列产生器的第7到第14个寄存器单元中选择，G1和G2的初始状态按导航系统作相应的配置；

4)两个M序列产生器的输出抽头经过异或运算，产生伪随机码；

5)周期控制字控制伪随机码的周期，最大周期为16384；每个码周期输出一个定时脉冲，用于积分和清零电路的定时信号，确定积分的时间间隔。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器，其还在于：所述伪随机码产生器包括两个电路结构相同的M序列产生器G1和G2、异或门以及定时脉冲产生器，M序列产生器G1和G2以及定时脉冲产生器的输入端连接来自码NCO的脉冲序列输出端，两个M序列产生器G1和G2的输出端连接异或门的输入端，异或门的输出端送出伪随机码，定时脉冲产生器的输出端送出定时脉冲；异或门是两个M序列产生器G1和G2输出信号的异或门，用于完成G1和G2输出信号的异或处理；其中：

两个电路结构相同的M序列产生器由多输入端口或门、14位抽头组、14位乘法器组、14位移位寄存器链以及14位移位寄存器链的寄存器数据输出选择器组成，还有来自码NCO输出端的脉冲序列，用于控制伪随机码速率；

所述两个移位寄存器链是两个电路结构相同14级的线性移位寄存器链，在脉冲序列控制下，移位寄存器链的第1级寄存器接收多输入端口或门送来的反馈数据，其它各级寄存器分别接收上一级寄存器的数据；

14位抽头组为14个可置的反馈系数抽头组，用于按照编程设置各级反馈系数；

寄存器数据输出选择器为14选1选择寄存器，在每一个脉冲序列周期内将本M序列产生器相应一级寄存器的数据送给G1和G2输出信号的异或门；

14位乘法器组的各级乘法器的输入端分别连接反馈系数抽头组的各个抽头与移位寄存器链的各级移位寄存器的输出端，用于完成各级反馈系数和相应级移位寄存器输出信号的乘法处理；

多输入端口或门的输入端一一对应连接14位乘法器组的各级乘法器的输出端，多输入端口或门的输出端连接14位移位寄存器链的输入端，14位反馈系数抽头组各级抽头和14位移位寄存器链的各级寄存器数据输出端一一对应连接14位乘法器组的各级乘法器的输入端，14位移位寄存器链的各级寄存器数据输出端一一对应连接寄存器数据输出选择器的输入端，寄存器数据输出选择器的输出端连接伪随机码产生器的异或门的一个输入端；

定时脉冲产生器由码片计数器、比较器组成；比较器的一个输入端连接码片计数器输出端，比较器的另一个输入端连接外接的伪随机码的周期控制字，比较器输出端还连接码片计数器的计时控制端。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器，其还在于：所述积分与清零电路包括累加器、累加数据寄存器、累加溢出检测器；其中累加器模块又由加法器单元和寄存器单元组成；解扩数据接入加法器单元输入端，加法器单元输出端连接寄存器单元输入端，寄存器单元输出端连接加法器单元另一输入端，加法器单元输出端的高2位同时连接累加溢出检测器的检测端，寄存器单元的输出端连接累加数据寄存器输入端，寄存器单元的输出端的高2位同时连接累加溢出检测器的检测端，寄存器单元和累加数据寄存器的定时控制端连接定时脉冲输出端，寄存器单元还连接累加溢出检测器的溢出控制端；

所述的累加器在定时脉冲到来时刻，控制累加器积分，输出积分值锁存到对应的累加数据寄存器中，同时累加器清零，继续下一个时间间隔的积分；

所述的累加器具有溢出保护功能，如果积分的过程中，积分结果超出字长限制，积分器饱和；

所述的累加数据寄存器具有刷新覆盖功能，当定时脉冲到来时，积分器输出的积分值直接写入到累加数据寄存器中，以新数据覆盖历史数据。

所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器，其还在于所述伪随机码产生器G1和G2的移位寄存器链的反馈系数以及初始状态的配置是由系统按不同的卫星导航系统来确定：

1)GPS卫星导航系统信号接收的反馈系数

(1)根据GPS系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的两个移位寄存器链的反馈系数：对于GPS的C/A码信号，G1移位寄存器链的反馈系数为0x204，G2移位寄存器链的反馈系数为0x3A6；

(2)配置G1和G2的移位寄存器链的初始状态值：G1的移位寄存器链初始状态为0x3FF，G2的移位寄存器链初始状态根据不同GPS卫星配置，以产生对应各颗GPS卫星的伪随机码；

(3)选择第10个寄存器单元经异或运算后，输出GPS伪随机码；

(4)利用(3)中产生的GPS伪随机码对GPS卫星信号进行解扩；

2)北斗卫星导航系统信号接收的反馈系数

(1)根据北斗系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的两个移位寄存器链的反馈系数；

(2)根据北斗系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的移位寄存器链的初始状态；

(3)根据北斗系统的规范文档选择寄存器单元经异或运算后，输出北斗卫星信号伪随机码；

(4)利用(3)中产生的北斗卫星的伪随机码对北斗卫星信号进行解扩；

3)伽利略卫星导航系统信号接收的反馈系数

(1)根据伽利略系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的两个移位寄存器链的反馈系数；

(2)根据伽利略系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的移位寄存器链的初始状态；

(3)根据伽利略系统的规范文档选择寄存器单元经异或运算后，输出伽利略卫星信号伪随机码；

(4)码NCO中输出与码速率相同的方波信号，该方波信号与(3)中产生的伪随机码信号经异或运算产生本地解扩码；

(5)利用(4)中产生的伽利略卫星的解扩码对伽利略卫星信号进行解扩；

4)GLONASS卫星导航系统信号接收的反馈系数

(1)根据GLONASS系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的两个移位寄存器链的反馈系数：对于GLONASS粗码信号，G2的移位寄存器链配置反馈系数为0x110，G1的移位寄存器链不配置反馈系数；

(2)根据GLONASS系统的规范文档配置移位寄存器链G1和G2的初始状态，G1的初始状态为0，G2的初始状态为0x1FF；

(3)根据GLONASS系统的规范文档选择第7个寄存器单元直接输出GLONASS信号的伪随机码；

(4)利用(3)中产生的GLONASS卫星的伪随机码对GLONASS卫星信号进行解扩。

本发明实质性效果：

1、本发明兼容的GNSS信号接收方法能够接收GPS系统C/A码信号、GLONAS系统C/A码信号、第二代北斗系统的粗码信号以及伽利略卫星导航系统的E1和E5信号。

2、本发明能够按多卫星导航系统的两种制式的BOC(1，1)调制信号和BPSK调制信号，选择相应伪随机码来解扩。

3、解决多种信号结构的兼容、多种系统解扩码技术的兼容、多卫星导航系统的性能的兼顾等问题。

4、本发明相关器模块在对多个卫星导航系统选择接收一个卫星导航系统能够同时接收该卫星导航系统的多颗卫星的信号，解决了即使在复杂的接收环境中，也能保证在有限的天空中有更多的来自不同系统的卫星信号可供选择应用。

5、多卫星导航系统兼容的接收方法提高了导航定位的连续性和可靠性，最大限度的降低了系统使用风险。

附图说明

图1是本发明的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器的结构框图；

图1中：101-输入的数字中频信号，102-锁存器，103-下变频混频器，104-解扩乘法器，105-积分与清零模块，106-累加数据寄存器，107-载波NCO，108-(伪随机码与复数载波之间的)乘法器，109-码NCO，110-伪随机码产生器，111-或门，112-调制制式控制端，113-频率控制字输入端，113-伪随机码控制字输入端。

图2是本发明实施例的载波NCO的结构框图。

图2中：201-输入的频率控制字，202-相位累加器，203-正弦波映射表，204-输出的复数正弦波。

图3是本发明实施例的码NCO的结构框图。

图3中：301-输入的频率控制字，302-相位累加器，303-单位延迟模块，304-输出的方波信号，305-反相器，306-与门，307-输出的脉冲序列。

图4是本发明码NCO输出的方波信号和脉冲序列的时序图。

图4中：401-相位累加器输出最高位的时序图，402-输出的方波信号时序图，403-时序脉冲序列图，404-伪随机码序列时序图，404a、404b以及404c-3个伪随机码码片时序图。

图5是本发明伪随机码产生器的电路结构框图。

图5中：501-第一个M序列产生器G1，502-第二个M序列产生器G2，503-异或门，504-输出的伪随机码，505-多输入端口或门，506-抽头系数组，507-14位乘法器组，508-14级移位寄存器链，509-移位寄存器链的寄存器输出选择器，510-来自码NCO的脉冲序列，511-码片计数器，512-伪随机码的周期控制字，513-比较器，514-输出的定时脉冲。

图6是本发明积分与清零模块实施例电路结构框图。

图6中：601-从104的输出端口输入的解扩数据，602-累加器模块中的加法器，603-累加器模块中的寄存器，604-累加数据寄存器，605-从图5中514输出端口送入的定时脉冲，606-溢出检测器。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对采用本发明的一种多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法的相关器的技术方案作进一步描述。

第一实施例

图1是本发明中的相关器的结构框图。相关器包括多个独立的相关通道100a、100b和100c以及一个锁存器，如图1所示100a、100b和100c分别对应于不同的通道，不同的通道的结构是一样的，所有的相关通道共用一个锁存器102。每个多系统相关通道由包含乘法器1、乘法器2和乘法器3的乘法器组(103、104和108)、积分与清零电路105、累加数据寄存器106、载波NCO107、码NCO109、伪随机码产生器110以及调制制式选择的或门111组成。乘法器103的中频信号输入端连接中频信号锁存器的输出端，乘法器103的载波信号输入端连接载波NCO107的输出端，乘法器104的两个信号输入端连接乘法器103的输出端和乘法器108的输出端，乘法器104的输出端连接积分与清零电路105的输入端，积分与清零电路105的控制端连接伪随机码产生器110的输出端，积分与清零电路105的输出端连接累加数据寄存器106的输入端，累加数据寄存器106的控制端连接伪随机码产生器110的输出端，乘法器108的一个输入端连接伪随机码产生器110的输出端，另一个输入端连接调制制式选择或门111的输出端，调制制式选择或门111的一个输入端连接码NCO 109的一个输出端，另一个输入端连接调制制式控制字输入端112，码NCO 109的一个输入端连接频率控制字输入端113，一个输出端连接调制制式选择或门111的输入端，另一个输出端连接伪随机码产生器110的输入端。载波NCO107的控制端连接频率控制字输入端113，伪随机码产生器110的一个输入端连接码NCO109的输出端，另一个输入端连接伪随机码控制字输入端114。每个多系统相关通道的组成结构完全相同，每个多系统相关通道都有一个输出端。107载波NCO产生复数正弦波，其频率由载波NCO的频率控制字输入端113配置；码NCO 109产生同速率的方波信号和脉冲序列，其速率由码NCO的频率控制字输入端113配置。码NCO 109产生的脉冲序列触发伪随机码产生器110工作，110输出伪随机码和定时脉冲，其中定时脉冲控制积分与清零模块105的累加时间间隔；调制制式控制端112控制从码NCO 109输出的方波信号是否通过或门，如果112输出为“1“，码NCO 109输出的方波信号被屏蔽，或门111输出总是“1”，于是进入乘法器108的一个端口总是“1”，乘法器108的输出端等于110输出的伪随机码。如果112输出为“0”，那么码NCO 109输出的方波信号直通或门111，到达乘法器108，成为一个副载波信号，与伪随机码产生器110输出的伪随机码相乘，得到解扩码。

进入相关器的数字中频信号101经过一个锁存器102后，输出到相关器的各个通道。锁存器102输出数字中频信号送到相关器的第一个多系统相关通道100a，首先与载波NCO107输出的复数正弦波通过103乘法器1相乘得到基带信号，这个基带信号再通过104乘法器2与108乘法器2输出的解扩码相乘，得到解扩后的基带信号，然后进入105，经过一段时间的累加，并把累加结果锁存到累加数据寄存器106中，通过输出端输出。同时，锁存器102输出的数字中频信号送到相关器的第二个多系统相关通道100b，同相关通道100a一样，第二个多系统相关通道100b的累加结果锁存到累加数据寄存器106中，通过输出端输出。锁存器102输出的数字中频信号送到相关器的第N个多系统相关通道100c，同相关通道100a一样，第N个多系统相关通道100c的累加结果锁存到累加数据寄存器106中，通过输出端输出。

第二实施例

图2是本发明实施例载波NCO的结构示意框图。载波NCO的一个实施例中的相位累加器及其频率控制字都是32位宽，相位累加器202不断的累加频率控制字，如果累加结果超出32位数据表示的范围，则自动溢出，并且继续累加。频率控制字201连接相位累加器202的输入端，以频率控制字位宽来控制相位累加器202的累加步长。相位累加器202的输出端连接正弦波映射表203，相位累加器202每次累加后，其高3位作为量化后的相位，输出到正弦波映射表203中，获得该相位对应的正弦值及其相差90度的正弦值，由该正弦值及其相差90度的正弦值构成复数正弦波204输出，从而控制载波NCO输出复数正弦波的频率。

第三实施例

图3是本发明实施例码NCO的结构示意框图。码NCO的一个实施例中的相位累加器及其频率控制字都是32位宽，频率控制字301连接相位累加器302的输入端，以频率控制字位宽来控制相位累加器302的累加步长。302相位累加器不断的累加频率控制字，如果累加结果超出32位数据表示的范围，则自动溢出，并且继续累加。频率控制字301决定了相位累加器302的累加步长，控制了相位累加器数据溢出的频率，即相位累加器的最高位即符号位的翻转频率。相位累加器302的输出端连接单位延迟电路304的输入端和反相门305的输入端，相位累加器302输出的最高位经过一个单位延迟304输出方波信号。同时，相位累加器302输出的最高位经过一个反相门305反相与经过单位延迟后的最高位送到与门306输入端，进行与门操作后，与门306输出端输出脉冲序列307。

图4是本发明实施例码NCO的信号时序图。401为相位累加器输出最高位的时序图，402为相位累加器输出最高位经过一个时钟的单位延迟后的时序图，即输出的方波信号时序图。403为时序脉冲序列，它是由方波信号402和反相后的相位累加器输出最高位的时序401相与后的时序图。404为伪随机码序列时序图，它是由403脉冲序列触发的码产生器输出的伪随机码序列。404a、404b以及404c是与脉冲序列同步的3个伪随机码码片时序图。401是图3中码NCO的相位累加器302输出最高位信号的时序图，同时经过一个单位延迟303，得到方波信号402，输出的方波信号。相位累加器输302出最高位的时序401经过反相器305反相和方波信号402经与门306相与，得到脉冲序列307输出，该脉冲序列时序图为403。该脉冲序列510输出到伪随机码产生器，触发伪随机码产生器的伪随机码码片，参见图5。

第四实施例

图5是本发明实施例伪随机码产生器的电路结构框图。501是第一个M序列发生器G1，它由多输入端口或门505、14位反馈系数抽头组506、14位乘法器组507、14位移位寄存器链508以及14位移位寄存器链的寄存器输出选择器509组成。14级移位寄存器链508每检测到来自码NCO的脉冲序列510的一个序列脉冲，14级移位寄存器链508的每级寄存器右移一位，即第13级的寄存器单元的值写入到第14级，第12级写入第13级，依次类推，第1级写入到第2级。同时，移位后的移位寄存器链508中第1到14级寄存器的值与对应的14个抽头系数分别送到14个乘法器507中相应的乘法器相乘。抽头组506反馈系数抽头的值有两种：1和0。乘法器组507输出的14个乘法结果值在505上模2相加，等价于14个数值的异或，多输入端口或门输出的异或数据再反馈到移位寄存器链508的第1级寄存器单元。509是14选1的多路选择器，选择一个寄存器单元的数据作为M序列输出到503异或门的一输入端。

502是另外一个同样结构的M序列发生器，其产生的M序列也输出到503中。这样两个M序列经过异或后产生伪随机码504输出。因此，脉冲序列510的每一个脉冲都会触发一个伪随机码码片。脉冲序列与伪随机码码片的时序关系参见图4中的404，404a、404b和404c是与脉冲序列同步的3个伪随机码码片时序图。

每个脉冲序列510送来的脉冲都触发码片计数器511加1，同时码片计数器511的值与周期控制字512输入到比较器513，如果码片计数器值与周期控制值相等，就产生定时脉冲514，同时将码片计数器511清零。

本发明一个实施例，接收各卫导系统的GNSS信号，从第7到第14级共7个寄存器单元中选择一个寄存器单元作为M序列输出到503异或门，输出相应GNSS信号的伪随机码。

本发明的另一个实施特例，当接收GLONASS卫导系统的信号，则直接选择第7个寄存器单元，从第7个寄存器单元作为M序列输出到503异或门，直接输出GLONASS信号的伪随机码。

图6是积分与清零电路的结构框图。积分与清零电路包括累加器模块、累加数据寄存器604、累加溢出检测器606。其中累加器模块又由加法器单元602和寄存器单元603组成。解扩数据601接入加法器单元602输入端，加法器单元602输出端连接寄存器单元603输入端，寄存器单元603输出端连接加法器单元602另一输入端，加法器单元602输出端的高2位同时连接累加溢出检测器606的检测端，寄存器单元603的输出端连接累加数据寄存器604输入端，寄存器单元603的输出端的高2位同时连接累加溢出检测器606的检测端，寄存器单元603和累加数据寄存器604的定时控制端连接定时脉冲输出端605，寄存器单元603还连接累加溢出检测器606的溢出控制端。

从乘法器104的输出端输入的解扩数据601与寄存器603的数据经加法器602相加，得到的新数据重新存入寄存器603中。加法器602与寄存器603构成了一个积分器，定时脉冲605控制积分器的积分时间间隔，在每个定时脉冲到来时刻，寄存器603中的数据锁存到累加数据寄存器604中，同时清除寄存器603中的内容。此外，积分器还受溢出检测器606输出的溢出标志控制。在积分的过程中，当有溢出标志，则积分器饱和，加法器602停止累加，通过溢出检测器606能够避免寄存器603的溢出。溢出检测器606输出溢出标志的条件有两个：

(1)加法器602输出的高两位是01，同时寄存器603输出的高两位是10，表明加法器已经溢出，寄存器603内的值为负数饱和；

(2)加法器602输出的高两位是10，同时寄存器603输出的高两位是01，表明加法器已经溢出，寄存器603内的值为正数饱和。

如果溢出检测器606输出溢出标志到寄存器603，控制寄存器603此后不接收加法器602的数据，使寄存器603保持当前值。当定时脉冲到来时，寄存器603输出积分值，并锁存到对应的累加数据寄存器中，累加器输出的积分值直接写入到累加数据寄存器中，以新数据覆盖历史数据。同时将累加器的积分值清零，继续下一个时间间隔的积分。

多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收的反馈系数配置方法因不同的系统而异，GPS系统和GLONASS系统的初始状态和反馈系数配置参见表一。由于北斗系统和伽利略系统还处于在建和试验阶段，有关官方尚未公布接口规范，所以上述两系统的配置方法待公布接口规范后即可容易的确定初始状态和反馈系数配置。

以上所述方法和电路模块，仅对实施例作具体描述，它不是限定性解释，对于本技术领域熟练技术人员运用本发明方法对多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收相关器模块实例所作的修饰、变化，皆属本发明主张的权利范围，而不限于上述的实例。

表一

Claims (10)

1.多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，它包括以下步骤：

1)接收多卫星导航系统数字中频信号

(1)设置若干个多系统相关器通道；

(2)输入的多卫星导航系统数字中频信号经由锁存器锁存后输入到每个多系统相关器通道；

2)基于同频复数载波的基带信号生成

(1)控制载波NCO产生与输入中频信号同频率的复数载波；

(2)由本步骤2)之(1)载波NCO产生的复数载波与锁存的数字中频信号相乘，得到下变频处理后的基带信号x(n)；

3)按多卫星导航系统体制选择相应伪随机码的解扩

(1)控制码NCO产生与输入中频信号的扩频码同速率的脉冲序列，同时产生与脉冲序列周期相同的方波信号；

(2)采用可编程配置兼容多系统的伪随机码产生器产生伪随机码；

(3)由步骤3)之(1)产生的脉冲序列，驱动伪随机码产生器产生与输入扩频码同速率的伪随机码序列，同时产生定时信号，其周期等于伪随机码序列的周期；

(4)选择解扩码算式

对两种体制的调制信号设置调制控制字，通过调制控制字来控制选择解扩码算式，得到解扩码：

对于BOC(1，1)调制信号，解扩码算式为方波信号和伪随机码序列相乘，得到解扩码；

对于BPSK调制信号，解扩码算式为伪随机码序列，伪随机码序列直接成为解扩码；

(5)计算得到解扩的基带信号

由步骤2)之(2)生成的基带信号x(n)与步骤3)之(4)得到的解扩码相乘，得到解扩的基带信号；

4)积分与清零处理

(1)低通滤波，解扩的基带信号经低通滤波器，滤除步骤3)之(5)得到的解扩基带信号中携带的高频分量；

(2)由步骤3)之(3)产生的定时信号作为控制积分的时间间隔；

(3)在每个积分时间间隔内，采用带溢出检测的累加器，把解扩得到并滤除高频分量的解扩基带信号进行累加，累积信号能量，放大基带信号幅度，提高信噪比；

(4)积分完成后，把累加数据存储到累加数据寄存器中，即接收到的卫星信号数据；同时清零累加器，准备下一个时间间隔的积分。

2.根据权利要求1所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，其特征还在于：步骤2)之(1)所述控制载波NCO产生与输入中频信号同频率的复数载波的实现方法，包括以下步骤：

1)载波NCO产生的复数正弦波，其频率由加载在载波NCO频率控制字端口的频率控制字配置；

(1)按照所选系统的载波频率形成相应的频率控制字，加到相位累加器的频率控制字端口；

(2)相位累加器按接收的32位字长频率控制字作累加运算；

2)相位累加器完成32位字长的累加运算，将相位累加器输出的高3位作为量化后的载波相位；

3)按照3位字长的载波相位对正弦波映射表进行查表，通过查表映射得到相应的复数载波即复数正弦波的数据。

3.根据权利要求1所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，其特征还在于：步骤3)之(1)所述控制码NCO产生与输入中频信号的扩频码同速率的脉冲序列以及与脉冲序列周期相同的方波信号的实现方法，包括以下步骤：

1)码NCO产生同速率的方波信号和脉冲序列，其速率由码NCO的频率控制字端口的频率控制字配置

(1)按照所选系统的扩频码的速率，形成相应的频率控制字，加到相位累加器的频率控制字端口；

(2)相位累加器按接收的32位字长频率控制字作相位累加运算；

(3)相位累加器不断累加频率控制字，如果超出字长限制，自动溢出，并且继续累加；

2)由相位累加器输出最高位分别经过一个反相器和经过一个时钟的单位延迟，将这两个产生的信号进行与操作，得到与扩频码同速率的脉冲序列；

3)由相位累加器输出最高位经过一个时钟的单位延迟，形成与脉冲序列同周期的方波信号；用于解调BOC(1，1)调制信号。

4.根据权利要求1所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法，其特征还在于：步骤3)之(2)所述可编程配置兼容多系统的伪随机码产生器产生伪随机码的实现方法，包括以下步骤：

1)伪随机码产生器采用两个M序列产生器G1和G2，每个M序列产生器产生最多14级的M序列；

2)伪随机码产生器的两个M序列产生器的反馈抽头系数都按照各卫星导航系统的伪随机码生成多项式编程配置；

3)伪随机码产生器的输出抽头从两个M序列产生器的第7到第14个寄存器单元中选择，G1和G2的初始状态按导航系统作相应的配置；

4)两个M序列产生器的输出抽头经过异或运算，产生伪随机码；

5)周期控制字控制伪随机码的周期，最大周期为16384；每个码周期输出一个定时脉冲，用于积分和清零电路的定时信号，确定积分的时间间隔。

5.根据权利要求1所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法构成的接收相关器，其特征在于：接收相关器由N个多系统相关通道构成，接收相关器还包括一个锁存器，接收相关器的N个多系统相关通道共用一个锁存器；每个多系统相关通道输入端连接相应的数字中频信号锁存器，每个多系统相关通道的三个控制端连接来自系统的频率控制字输入端，调制制式控制字输入端和伪随机码控制字输入端，每个多系统相关通道有一个输出端输出到系统；

所述多系统相关通道由乘法器组、载波NCO、码NCO、调制制式选择或门、伪随机码产生器、积分与清零电路以及累加数据寄存器组成；连接关系为：乘法器1的中频信号输入端连接锁存器的输出端，乘法器1的载波信号输入端连接载波NCO的输出端，乘法器2的两个信号输入端连接乘法器1的输出端和乘法器3的输出端，乘法器2的输出端连接积分与清零电路的输入端，积分与清零电路的控制端连接伪随机码产生器的输出端，积分与清零电路的输出端连接累加数据寄存器的输入端，累加数据寄存器的控制端连接伪随机码产生器的输出端，乘法器3的一个输入端连接伪随机码产生器的输出端，另一个输入端连接调制制式选择或门的输出端，调制制式选择或门的一个输入端连接码NCO的一个输出端，另一个输入端连接调制制式控制字输入端，码NCO的另一个输出端连接伪随机码产生器的输入端；载波NCO的控制端连接频率控制字输入端；每个多系统相关通道的组成结构完全相同，每个多系统相关通道都有一个输出端，所有多系统相关通道的数字中频信号的输入端都连接到数字中频信号的锁存器的输出端。

6.根据权利要求5所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法构成的接收相关器，其特征还在于：所述载波NCO包括相位累加器和正弦波映射表两部分；相位累加器输入端连接来自系统的频率控制字，接收的频率控制字的字长为32位，相位累加器输出端连接正弦波映射表，相位累加器输出累加值的高3位，正弦波映射表输出为复数载波值。

7.根据权利要求5所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法构成的接收相关器，其特征还在于：所述码NCO包括相位累加器、单位延迟电路、反相器以及与门；相位累加器输入端连接来自系统的频率控制字，接收的频率控制字的字长为32位，相位累加器输出累加值的最高位，相位累加器输出端连接单位延迟电路输入端，同时相位累加器输出端还连接反相器输入端，单位延迟电路输出端和反相器输出端连接与门的两个输入端；输入频率控制字，输出一个方波信号用作定时信号，还输出一个频率可控的脉冲序列，用于驱动伪随机码产生器产生与输入扩频码同速率的伪随机码序列。

8.根据权利要求5所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法构成的接收相关器，其特征还在于：所述伪随机码产生器包括两个电路结构相同的M序列产生器G1和G2、异或门以及定时脉冲产生器，M序列产生器G1和G2以及定时脉冲产生器的输入端连接来自码NCO的脉冲序列输出端，两个M序列产生器G1和G2的输出端连接异或门的输入端，异或门的输出端送出伪随机码，定时脉冲产生器的输出端送出定时脉冲；异或门是两个M序列产生器G1和G2输出信号的异或门，用于完成G1和G2输出信号的异或处理；其中

两个电路结构相同的M序列产生器由多输入端口或门、14位抽头组、14位乘法器组、14位移位寄存器链以及14位移位寄存器链的寄存器数据输出选择器组成，还有来自码NCO输出端的脉冲序列，用于控制伪随机码速率；

所述两个移位寄存器链是两个电路结构相同14级的线性移位寄存器链，在脉冲序列的控制下，移位寄存器链的第1级寄存器接收多输入端口或门送来的反馈数据，其它各级寄存器分别接收上一级寄存器的数据；

14位抽头组为14个可置的反馈系数抽头组，用于按照编程设置各级反馈系数；

寄存器数据输出选择器为14选1选择寄存器，在每一个脉冲序列周期内将本M序列产生器相应一级寄存器的数据送给G1和G2输出信号的异或门；

14位乘法器组的各级乘法器的输入端分别连接反馈系数抽头组的各个抽头与移位寄存器链的各级移位寄存器的输出端，用于完成各级反馈系数和相应级移位寄存器输出信号的乘法处理；

多输入端口或门的输入端一一对应连接14位乘法器组的各级乘法器的输出端，多输入端口或门的输出端连接14位移位寄存器链的输入端，14位反馈系数抽头组各级抽头和14位移位寄存器链的各级寄存器数据输出端一一对应连接14位乘法器组的各级乘法器的输入端，14位移位寄存器链的各级寄存器数据输出端一一对应连接寄存器数据输出选择器的输入端，寄存器数据输出选择器的输出端连接伪随机码产生器的异或门的一个输入端；

定时脉冲产生器由码片计数器、比较器组成；比较器的一个输入端连接码片计数器输出端，比较器的另一个输入端连接外接的伪随机码的周期控制字，比较器输出端还连接码片计数器的计时控制端。

9.根据权利要求5所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法构成的接收相关器，其特征还在于：所述积分与清零电路包括累加器、累加数据寄存器、累加溢出检测器；其中累加器模块又由加法器单元和寄存器单元组成；解扩数据接入加法器单元输入端，加法器单元输出端连接寄存器单元输入端，寄存器单元输出端连接加法器单元另一输入端，加法器单元输出端的高2位同时连接累加溢出检测器的检测端，寄存器单元的输出端连接累加数据寄存器输入端，寄存器单元的输出端的高2位同时连接累加溢出检测器的检测端，寄存器单元和累加数据寄存器的定时控制端连接定时脉冲输出端，寄存器单元还连接累加溢出检测器的溢出控制端；

所述的累加器在定时脉冲到来时刻，控制累加器积分，输出积分值锁存到对应的累加数据寄存器中，同时累加器清零，继续下一个时间间隔的积分；

所述的累加器具有溢出保护功能，如果积分的过程中，积分结果超出字长限制，积分器饱和；

所述的累加数据寄存器具有刷新覆盖功能，当定时脉冲到来时，积分器输出的积分值直接写入到累加数据寄存器中，以新数据覆盖历史数据。

10.根据权利要求8所述的多卫星导航系统兼容的GNSS信号接收方法构成的接收相关器，其特征还在于所述伪随机码产生器G1和G2的移位寄存器链的反馈系数以及初始状态的配置是由系统按不同的卫星导航系统来确定：

1)GPS卫星导航系统信号接收的反馈系数

(1)根据GPS系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的两个移位寄存器链的反馈系数：对于GPS的C/A码信号，G1移位寄存器链的反馈系数为0x204，G2移位寄存器链的反馈系数为0x3A6；

(2)配置G1和G2的移位寄存器链的初始状态值：G1的移位寄存器链初始状态为0x3FF，G2的移位寄存器链初始状态根据不同GPS卫星配置，以产生对应各颗GPS卫星的伪随机码；

(3)选择第10个寄存器单元经异或运算后，输出GPS伪随机码；

(4)利用(3)中产生的GPS伪随机码对GPS卫星信号进行解扩；

2)北斗卫星导航系统信号接收的反馈系数

(1)根据北斗系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的两个移位寄存器链的反馈系数；

(2)根据北斗系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的移位寄存器链初始状态；

(3)根据北斗系统的规范文档选择寄存器单元经异或运算后，输出北斗卫星信号伪随机码；

(4)利用(3)中产生的北斗卫星的伪随机码对北斗卫星信号进行解扩；

3)伽利略卫星导航系统信号接收的反馈系数

(1)根据伽利略系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的两个移位寄存器链的反馈系数；

(2)根据伽利略系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的移位寄存器链初始状态；

(3)根据伽利略系统的规范文档选择寄存器单元经异或运算后，输出伽利略卫星信号伪随机码；

(4)码NCO中输出与码速率相同的方波信号，该方波信号与(3)中产生的伽利略卫星信号伪随机码信号经异或运算产生本地解扩码；

(5)利用(4)中产生的伽利略卫星的解扩码对伽利略卫星信号进行解扩；

4)GLONASS卫星导航系统信号接收的反馈系数

(1)根据GLONASS系统的规范文档配置伪随机码产生器G1和G2的两个移位寄存器链的反馈系数：对于GLONASS粗码信号，G2的移位寄存器链配置反馈系数为0x110，G1的移位寄存器链不配置反馈系数；

(2)根据GLONASS系统的规范文档配置G1和G2的移位寄存器链初始状态，G1的初始状态为00000，G2的初始状态为0x1FF；

(3)根据GLONASS系统的规范文档选择第7个寄存器单元直接输出GLONASS信号的伪随机码；

(4)利用(3)中产生的GLONASS卫星的伪随机码对GLONASS卫星信号进行解扩。

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