CN102419444B - 基于统计的捕获判别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于统计的捕获判别方法，其特征在于：将接收得到的卫星信号取其部分，并分为相邻的多个数据段，数据段长度大于卫星信号中伪码序列的周期；然后对全部数据段分别进行捕获处理，每一个数据段得到一个最高相关峰值，将该最高相关峰值所对应的伪码相位和载波频率结果，作为该数据段的暂时捕获结果暂存；最后判断所有已暂存的暂时捕获结果中相同者数量，用一个经验常数与该数量进行比较；若该数量大于或等于经验常数，则判定为捕获成功，并且该值的暂时捕获结果即输出为捕获结果；若该数量小于经验常数，则判别为捕获失败。本方法避免了阈值判别方式其带来的种种弊端，还具有比较高的正确捕获概率和比较低的错误捕获概率，特别适用于较弱的卫星信号下。

Description

基于统计的捕获判别方法
技术领域
本发明涉及一种卫星导航接收机技术中的卫星捕获方法，特别是一种基于统计的捕获判别方法。
背景技术
卫星导航接收机基带数字信号处理装置主要包括捕获和跟踪两部分模块。捕获模块主要实现对卫星信号载波频率和伪码相位的估算，为跟踪模块本地生成的载波环和伪码环提供初始值，以至于跟踪模块可以精确地锁定卫星信号。
通常在上述估算载波频率和伪码相位的步骤中，一般采用阈值比较的判断方法。即预先设定一个阈值作为捕获门限，本地信号设定一个搜索初始的载波频率和初始的伪码相位，与接收到的信号进行相关运算；若得到的相关峰值大于该阈值，则判定捕获成功，输出该相关峰值对应的载波频率和伪码相位；若相关峰值低于该阈值，则判定捕获失败，继续在本地初始的载波频率和伪码相位上增加各自的步长，重复以上阈值比较的过程，直至捕获成功或者放弃操作。
这类基于阈值比较的方法存在的缺陷是：阈值的设定较为困难，因为阈值设定过高则正确捕获概率较低，而阈值设置较低则错误捕获的概率较高。如此，对于捕获判别的方法而言，设计出可以避免阈值判断缺陷者，成为一个必然的需求。
发明内容
针对以上的需求，本发明提出一种基于统计的捕获判别方法，其技术方案如下：
基于统计的捕获判别方法，它包括以下步骤：
步骤一：初始化；将接收得到的卫星信号取其部分，并分为相邻的多个数据段，所述数据段长度大于所述卫星信号中伪码序列的周期.并且一般为伪码序列周期的倍数；
步骤二：取样暂存；在步骤一之后，对全部所述数据段分别进行捕获处理，每一个所述数据段得到一个最高相关峰值，将该最高相关峰值所对应的伪码相位和载波频率结果，作为该所述数据段的暂时捕获结果暂存；
步骤三：统计判别；在步骤二之后，判断所有已暂存的所述暂时捕获结果中相同者数量，用一个经验常数与该数量进行比较；若该数量大于或等于所述经验常数，则判定为捕获成功，并且该相同值的暂时捕获结果即判定为捕获结果以输出；若该数量小于所述经验常数，则判别为捕获失败。
作为本技术方案的优选者，可以按如下实施例有所改进：
一较佳实施例中，所述数据段等长度。
一较佳实施例中，所述步骤二中对所述数据段的所述捕获处理，其顺序为所述数据段于所述伪码序列中原有的顺序。
一较佳实施例中，所述伪码序列为GPS系统的C/A码。
本发明带来的有益效果是：
1.采用统计的方法，将暂时捕获统计结果中的相等者进行数量的判别，不需要设定相关峰值的判别阈值，一方面避免阈值判别方式其带来的种种弊端，另一方面具有比较高的正确捕获概率和比较低的错误捕获概率，特别适用于较弱的卫星信号下。
2.该方法具有较强的适用性，不受码片长度的影响，可运用于GPS，Galileo、Compass等多种卫星导航系统。
3.步骤较简洁，占用的运算资源少，效率高。
附图说明
以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明一实施例主要步骤概要图；
图2是图1中初始化步骤10的细节；
图3是图1中取样暂存步骤20的细节；
图4是图1中统计判别步骤30的细节。
具体实施方式
同时结合图1至图4对本发明的一个实施例进行说明：
图1是本发明一实施例主要步骤概要图；初始化步骤10、取样暂存步骤20和统计判别步骤30顺次进行。本实施例基于GPS卫星导航系统的C/A码基带信号处理。
图2是图1中初始化步骤10的细节。按照GPS系统的特点，其伪码循环序列包括1023个码片，周期1ms，在参数设定步骤11中，设定数据段长度M＝2046个码片长度，并且，处理数据段数量N＝5；同时设定一个动态变量k，k初始赋值为1；另外设置一个经验参数Y值，该Y值用于与后面步骤的统计结果比较，作为捕获成功输出的判据。
在参数设定步骤中，除了上述设置外，还包括维持系统正常工作的其他必要通用的初始化环节。
图3是图1中取样暂存步骤20的细节；首先，按照参数设定步骤11中的码片长度和数据段数量，截取来自卫星信号中的伪码序列。对已截取的数据段，按其在原有序列中的顺序，先取的第k段2046码片者进行捕获处理，如前，k已经在初始化步骤10中赋值为1。本实施例中的捕获处理，用到了部分匹配滤波快速傅立叶变换(PMF FFT)方式，较快速地将本地伪码与第一个数据段进行相关处理；并且，处理中载波频率的递进步长为500Hz，总共搜索载波的±10KHz范围；码片相位取一半码片步长。针对第一数据段进行上述范围的搜索之后，得到一个最高相关峰值，进入峰值取样暂存步骤22，就将此数据段相关得到的最高相关峰值所对应的载波频率和伪码相位暂存起来，作为一个暂时捕获结果。
完成第k(此时为1)个数据段的处理之后，进入变量判断步骤23，即对已经赋值的k变量进行判断，若k变量值已经到达本次设定的数据段数量N，则表示本次捕获处理结束；若K值还未达到设定的N值，则表示还有数据段未处理完，故k值步进1，再此进入单段捕获步骤21，继续从剩余的数据段中收集相关峰值，以及暂存每段数据段捕获中的最高相关峰值对应的载波频率和伪码相位。
当N(本例为5)段都得到处理，取得5个最高相关峰值之后，会进入图3所示的统计判别步骤30。在该统计判别步骤30中，首先有一个统计计数步骤31；该步骤中，将已经暂存的5组暂时捕获结果，同时包括了载波频率和伪码相位信息进行比较，取出其中的相同者，并统计出相同的暂时捕获结果数量X，此相同的暂时捕获结果数量X与已经设定好的Y值比较，若大于或等于Y值，即判定，已经暂存的具有相同载波频率和伪码相位的暂时捕获结果，即为已经捕获成功的载波频率和伪码相位，从而将此结果在结果输出步骤33中输出至后级的跟踪模块；若相同的暂时捕获结果数量X小于Y值，系统判定本次捕获时失败，未能得到捕获的C/A码频率和伪码相位，从而转到失败申明步骤34，用以标示本次捕获的结果。本实施例中，Y值为3，即3个暂时捕获结果相同，即可认为此暂时捕获结果就是此刻的目标卫星信号。
该方法具有较强的适用性，GPS，Galileo、Compass等多种卫星导航系统虽然具有不同的伪码码片长度，依然可运用本方法进行判别。另外可以看出，整个流程的步骤较简洁，占用的运算资源少，效率较高；特别适用于较弱的卫星信号下。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (4)

1.基于统计的捕获判别方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：初始化；将接收得到的卫星信号取其部分，并分为相邻的多个数据段，所述数据段长度大于所述卫星信号中伪码序列的周期；
步骤二：取样暂存；在步骤一之后，对全部所述数据段分别进行捕获处理，每一个所述数据段得到一个最高相关峰值，将该最高相关峰值所对应的伪码相位和载波频率结果，作为该所述数据段的暂时捕获结果暂存；
步骤三：统计判别；在步骤二之后，判断所有已暂存的所述暂时捕获结果中相同者数量，用一个经验常数与该数量进行比较；若该数量大于或等于所述经验常数，则判定为捕获成功，并且该相同值的暂时捕获结果即判定为捕获结果以输出；若该数量小于所述经验常数，则判别为捕获失败。
2.根据权利要求1所述基于统计的捕获判别方法，其特征在于：所述数据段等长度。
3.根据权利要求1所述基于统计的捕获判别方法，其特征在于：所述步骤二中对所述数据段的所述捕获处理，其顺序为所述数据段于所述伪码序列中原有的顺序。
4.根据权利要求1所述基于统计的捕获判别方法，其特征在于：所述伪码序列为GPS系统的C/A码。
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