CN102571254A - 全球卫星导航系统的伪随机码生成器及生成方法 - Google Patents
全球卫星导航系统的伪随机码生成器及生成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102571254A CN102571254A CN2010106203919A CN201010620391A CN102571254A CN 102571254 A CN102571254 A CN 102571254A CN 2010106203919 A CN2010106203919 A CN 2010106203919A CN 201010620391 A CN201010620391 A CN 201010620391A CN 102571254 A CN102571254 A CN 102571254A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shift register
- generator polynomial
- serial
- code length
- initial condition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种全球卫星导航系统的伪随机码生成器及生成方法，用于全球卫星导航系统接收设备接收不同体制的卫星信号。该生成器包括：配置存储器接收基带控制模块下发的工作参数并存储，所述控制器根据所述串/并行控制信号及工作参数控制第一移位寄存器及第二移位寄存器进行串/并行工作，生成GNSS伪随机码。与现有技术相比，本发明提供的GNSS伪随机码生成器，可以生成GPS-L1C/A、L2C、L5、GLONASS以及未来GNSS系统所要求的伪随机码序列。
Description
技术领域
本发明涉及全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)，尤其涉及一种GNSS系统的伪随机码生成器及生成方法。
背景技术
随着全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的发展，欧洲伽利略系统(Galileo)、美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯系统(GLONASS)、中国北斗系统(BD)等多种系统共存的局面在未来将会出现。
多种导航系统共存并用，比只使用单一系统更安全，地面接收设备也将从目前主导应用的GPS向GNSS演变。信号体制的多样化也在基带处理的模块化、通用化、成本和功耗等方面对接收机、设备等厂商提出更高的要求。
大量新的信号体制也被设计和应用于多个GNSS系统。具有代表性的新体制包括拥有同相和正交两个通道/支路的四相编码(QPSK)信号(GPS-L5、Galileo-E5A/E5B)，频域上具有两个对称主瓣的二进制偏移载波(BOC)码(GPS-M、Galileo-E1)等。
GNSS系统采用直接序列扩频(DS-SS)信号体制，直接用具有高码率的伪随机码序列在发送端扩展信号的频谱，在接收端产生与之相同并且同步的码序列进行解扩操作以恢复原始导航信号。
因此，伪随机码生成器是任何GNSS接收机的核心模块之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种全球卫星导航系统的伪随机码生成器，用于全球卫星导航系统接收设备接收不同体制的卫星信号。
为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种全球卫星导航系统(GNSS)的伪随机码生成器，其特征在于，包括配置存储器、控制器、阶数为n1的第一移位寄存器以及阶数为n2的第二移位寄存器，其中：
所述配置存储器，用于接收基带控制模块下发的工作参数并存储，所述工作参数包括串/并行控制信号、第一生成多项式、第二生成多项式、第一计数、第二计数、总计数、与所述第一计数相应的第一码长度、与所述第二计数相应的第二码长度、与所述总计数相应的总码长度、第一初始状态以及第二初始状态；
所述控制器，用于根据所述串/并行控制信号、第一生成多项式、第一计数、第一码长度以及第一初始状态控制所述第一移位寄存器进行串/并行工作，根据所述串/并行控制信号、第二生成多项式、第二计数、第二码长度以及第二初始状态控制所述第二移位寄存器进行串/并行工作；或者用于根据所述串/并行控制信号、第一生成多项式、总计数、总码长度以及第一初始状态控制所述第一移位寄存器进行串/并行工作，根据所述串/并行控制信号、第二生成多项式、总计数、总码长度以及第二初始状态控制所述第二移位寄存器进行串/并行工作；
所述第一移位寄存器及第二移位寄存器，用于工作在并行模式或串行模式下，生成GNSS伪随机码。
优选地，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据所述串/并行控制信号工作于并行模式时：
所述第一移位寄存器用于根据所述第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；所述第二移位寄存器用于根据所述第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
或者所述第一移位寄存器用于根据所述第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；所述第二移位寄存器用于根据所述第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
所述第一移位寄存器内部由对应于所述第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给所述第一移位寄存器，所述第二移位寄存器内部由对应于所述第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给所述第二移位寄存器；
所述第一输出及第二输出进行异或操作，生成所述GNSS伪随机码。
优选地，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据所述串/并行控制信号工作于串行模式时：
所述第一移位寄存器用于根据所述第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为所述第二移位寄存器的输入；所述第二移位寄存器用于根据所述第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成所述GNSS伪随机码；
或者所述第一移位寄存器用于根据所述第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为所述第二移位寄存器的输入；所述第二移位寄存器用于根据所述第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成所述GNSS伪随机码；
所述第一移位寄存器内部由对应于所述第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态，与所述第二移位寄存器内部由对应于所述第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经过异或操作后，反馈输入给所述第一移位寄存器。
优选地，该伪随机码生成器包括：
状态存储器，用于存储所述总码长度以及总计数，存储所述第一移位寄存器及第二移位寄存器的工作状态数据；
所述第一移位寄存器的工作状态数据包括所述第一移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与所述第一初始状态相对应的初始状态字、所述第一计数、所述第一码长度、所述第一生成多项式以及当前状态；
所述第二移位寄存器的工作状态数据包括所述第二移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与所述第二初始状态相对应的初始状态字、所述第二计数、所述第二码长度、所述第二生成多项式以及当前状态。
本发明还提供了一种全球卫星导航系统(GNSS)的伪随机码生成方法，根据基带控制模块下发的工作参数生成GNSS伪随机码，所述工作参数包括串/并行控制信号、第一生成多项式、第二生成多项式、第一计数、第二计数、总计数、与所述第一计数相应的第一码长度、与所述第二计数相应的第二码长度、与所述总计数相应的总码长度、第一初始状态以及第二初始状态；
该伪随机码生成方法包括如下步骤：
根据所述串/并行控制信号、第一生成多项式、第一计数、第一码长度以及第一初始状态控制阶数为n1的第一移位寄存器进行串/并行工作，根据所述串/并行控制信号、第二生成多项式、第二计数、第二码长度以及第二初始状态控制阶数为n2的第二移位寄存器进行串/并行工作；
或者根据所述串/并行控制信号、第一生成多项式、总计数、总码长度以及第一初始状态控制所述第一移位寄存器进行串/并行工作，根据所述串/并行控制信号、第二生成多项式、总计数、总码长度以及第二初始状态控制所述第二移位寄存器进行串/并行工作；
其中，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器工作在并行模式或者串行模式下，生成GNSS伪随机码。
优选地，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据所述串/并行控制信号工作于并行模式时：
所述第一移位寄存器根据所述第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；所述第二移位寄存器根据所述第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
或者所述第一移位寄存器根据所述第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；所述第二移位寄存器根据所述第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
所述第一移位寄存器内部由对应于所述第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给所述第一移位寄存器，所述第二移位寄存器内部由对应于所述第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给所述第二移位寄存器；
所述第一输出及第二输出进行异或操作，生成所述GNSS伪随机码。
优选地，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据所述串/并行控制信号工作于串行模式时：
所述第一移位寄存器根据所述第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为所述第二移位寄存器的输入；所述第二移位寄存器根据所述第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成所述GNSS伪随机码；
或者所述第一移位寄存器根据所述第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为所述第二移位寄存器的输入；所述第二移位寄存器根据所述第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成所述GNSS伪随机码；
所述第一移位寄存器内部对应于所述第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态，与所述第二移位寄存器内部对应于所述第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经过异或操作后，反馈输入给所述第一移位寄存器。
优选地，该方法包括：
存储所述总码长度以及总计数；
存储所述第一移位寄存器及第二移位寄存器的工作状态数据；
所述第一移位寄存器的工作状态数据包括所述第一移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与所述第一初始状态相对应的初始状态字、所述第一计数、所述第一码长度、所述第一生成多项式以及当前状态；
所述第二移位寄存器的工作状态数据包括所述第二移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与所述第二初始状态相对应的初始状态字、所述第二计数、所述第二码长度、所述第二生成多项式以及当前状态。
与现有技术相比，本发明提供的GNSS伪随机码生成器，可以生成GPS-L1C/A、L2C、L5、GLONASS以及未来GNSS系统所要求的伪随机码序列。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。在附图中：
图1是本发明PRN生成器的原理示意图；
图2是本发明实施例GNSS伪随机码生成器的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
需要首先说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征的相互结合，均在本发明的保护范围之内。
首先对常见的几种目标信号的类型进行分析。
GPS C/A码是戈尔德码，其序列长度为1023位(码片数)。因为C/A码的码片速率是1.023兆赫兹(MHz)，所以伪随机序列的重复周期是1毫秒。现有的GPS C/A码发生器有两个10位的移位寄存器，分别为移位寄存器G1(G1 register)和移位寄存器G2(G2 register)，它们产生长度为1023位的最大长度伪随机码(PRN)(唯一不用的状态是全零状态)。通常用1+∑Xi形式的多项式描述线性码发生器的方案，其中Xi指移位寄存器的第i级的输出用做模2加法器(异或)的输入，而1指将加法器的输出馈送到第1级。
C/A码的设计规范要求移位寄存器G1的反馈抽头连到第3级和第10级。这些寄存器的状态用异或电路相互合并，并反馈到第1级。描述这一移位寄存器方案的多项式是1+X3+X10。
每颗卫星独特的C/A码是移位寄存器G1直接输出序列和经时延的移位寄存器G2输出序列异或的结果。移位寄存器G2伪随机码中等效的时延效果是由相位选择逻辑(Phase select logic)选择两个抽头的位置异或而获得的。这是因为PRN码序列有这样的性质：与自身的相移序列相加，结果仍然是个PRN码序列，只是相位变了。
移位寄存器G2移位寄存器的两个抽头的作用是，相对于移位寄存器G1的码相位移动移位寄存器G2的码相位，而不需要外加一个移位寄存器以完成这一时延。
在美国官方发布的接口控制文件(ICD)文件中规定了所有PRN码序列对应的抽头对，也规定了以C/A码码片数表示的直接序列等效时延。这些PRN号的头32个保留用于空间区段。5个附加的PRN号，即33至37保留用于其他用途，比如地面发射机(也称为伪卫星)。
GPS-L2C信号具有与C/A码相似的功率谱，然而L2C在其他许多方面与C/A码相去甚远。首先，每颗卫星的L2C使用两种不同的PRN码。第一种PRN码称为民用中(CM)码，原因是它使用每10230个码片重复一次的序列，被认为是中等长度的；第二种码是民用长(CL)码，长度极长，有767250个码片。
CM和CL码都是用27级线性反馈移位寄存器产生的。不同卫星的CM和CL码通过寄存器的不同初始(Initial conditions)加载来产生。对于CM码，寄存器每10230个码片复位一次；对于CL码，每767250个码片复位一次。在每一个CL码重复周期内，CM码重复75次。在511.5千码片/秒的码速率下，CM码的周期是20毫秒，CL码的周期是1.5秒。
GPS-L5信号发生器采用QPSK调制将同相信号分量(I5)和正交信号分量(Q5)复用在一起。I5和Q5使用不同的长度为10230的PRN码。I5由50bps的导航数据进行调制，经过与L2C相同的卷积编码(FEC)后得到总的符号速率为100波特；I5和Q5均使用10.23MHz的码片速率，所以重复周期为1毫秒。
一种产生I5和Q5伪随机码的电路，其可以构建在三个13位线性反馈移位寄存器之上。每隔1毫秒，该电路中的XA编码器初始化到全“1”状态，同时电路中的XBI编码器和XBQ编码器初始化到相应的状态，其值由ICD文档规定，从而产生I5和Q5伪随机码。
根据GLONASS的ICD文件可知，其L1和L2频点民用信号的伪随机码也采用最大长度移位寄存器产生的序列，比特率为511kbps，周期为1毫秒。GLONASS伪随机码由一个9阶移位寄存器产生，由第7级寄存器输出。生成多项式为：1+X5+X9，初始状态为：111111100。
由以上分析可以知道，上述GNSS信号的发生器均可以由阶数不同的移位寄存器实现，一部分伪随机码(GPS-L2C、GLONASS)由单组移位寄存器产生，寄存器的数量最大为27个；另一部分伪随机码(GPS-C/A、I5、Q5)则是两组移位寄存器的输出做异或加，每组寄存器的数量不超过14个。基于此，本实施例提出的GNSS伪随机码生成器，可以接收外部指令工作于并行(Parallel mode)或串行(Serialized mode)模式，来生成不同的伪随机码。
图1为本发明PRN码生成器的原理示意图。如图1所示，PRN码生成器由两个移位寄存器构成，分别是阶数为n1的移位寄存器G1和阶数为n2的移位寄存器G2，其中，移位寄存器G1的阶数n1和移位寄存器G2的阶数n2可以相等，也可以不相等。可以为两个移位寄存器分别配置初相、生成多项式、串/并行工作模式以及码长等参数。
如图1所示，第一选择器110的输出接入移位寄存器G1，移位寄存器G1的输出接入第二选择器120的第一输入端B1，移位寄存器G1内部的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后接入第一选择器110的第一输入端A1。第二选择器120的输出接入移位寄存器G2，移位寄存器G2内部的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后接入第二选择器120的第二输入端B2。移位寄存器G1内部的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后的结果，与移位寄存器G2内部的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后的结果，再进行经异或操作后接入第一选择器110的第二输入端A2。移位寄存器G1的输出(以下称第一输出)与移位寄存器G2的输出(以下称第二输出)经异或操作后还接入第三选择器130的第一输入端C1，移位寄存器G2的输出还接入第三选择器130的第二输入端C2。
两个移位寄存器联合在一起，有两种工作模式：并行模式和串行模式。在外部串/并控制信号作用下，通过多路选择器(第一选择器110、第二选择器120及第三选择器130)的控制，将两个移位寄存器配置成并行或串行工作模式。其中，在串行工作模式下，串/并行控制信号控制第一选择器110输出第二输入端A2所输入的信号，控制第二选择器120输出第一输入端B1所输入的信号，控制第三选择器130输出第二输入端C2所输入的信号；在并行工作模式下，串/并行控制信号控制第一选择器110输出第一输入端A1所输入的信号，控制第二选择器120输出第二输入端B2所输入的信号，控制第三选择器130输出第一输入端C1所输入的信号。
工作于并行模式时，两个移位寄存器分别工作，各自内部的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后，经选择器(第一选择器110及第二选择器120)反馈回各自的一个输入端。两个移位寄存器的输出(第一输出及第二输出)经异或操作，可以生成GPS-C/A、I5或Q5伪随机码。
工作于串行模式时，一个移位寄存器(图中示出为移位寄存器G1)的输出作为另一个移位寄存器(图中示出为移位寄存器G2)的输入，两个移位寄存器各自内部的反馈抽头提取的寄存器状态经过异或操作后反馈输入给第一个移位寄存器。串行模式下的PRN生成器相当于一个n1+n2比特(n1+n2级)的移位寄存器，能够生成GPS-L2C或GLONASS信号。其中，两个移位寄存器各自内部的反馈抽头提取的寄存器状态进行的异或操作，可以是先把分别提取的两个寄存器状态单独进行异或操作后，再把两个异或操作结果继续进行异或操作，或者也可以是把分别提取的两个寄存器状态直接进行异或操作。
实施例一、GNSS伪随机码生成器
图1从原理的角度描述了GNSS伪随机码生成器的结构，而实际的伪随机码生成器还需要一些其他的功能组成才能进行工作。图2为本实施的结构示意图。如图2所示，本实施例主要包括配置存储器(Configure Registers)210、控制器(Controller)220、阶数为n1的第一移位寄存器230、阶数为n2的第二移位寄存器240以及状态存储器(Status Registers)250，其中：
配置存储器210，用于接收基带控制模块通过总线写操作所下发工作参数并存储，其中的工作参数包括控制第一移位寄存器230以及第二移位寄存器240进行串/并行工作的串/并行控制信号，用于第一移位寄存器230进行串/并行工作的第一生成多项式、第一计数、与第一计数相应的第一码长度及第一初始状态，用于第二移位寄存器240进行串/并行工作的第二生成多项式、第二计数、与第二计数相应的第二码长度及第二初始状态，以及外部同时控制第一移位寄存器230以及第二移位寄存器240进行串/并行工作的总计数、与总计数相应的总码长度；其中的第一计数与第一码长度、第二计数与第二码长度、总计数与总码长度均是分别用于产生截断的PRN码的；
控制器220，与配置存储器210相连，用于根据配置存储器所接收的串/并行控制信号、第一生成多项式、第一计数、第一码长度以及第一初始状态控制第一移位寄存器230进行串/并行工作，根据配置存储器所接收的串/并行控制信号、第二生成多项式、第二计数、第二码长度以及第二初始状态控制第二移位寄存器240进行串/并行工作；或者用于根据串/并行控制信号、第一生成多项式、总计数、总码长度以及第一初始状态控制第一移位寄存器进行串/并行工作，根据串/并行控制信号、第二生成多项式、总计数、总码长度以及第二初始状态控制第二移位寄存器进行串/并行工作；
第一移位寄存器230与第二移位寄存器240，均与控制器220相连，且二者也相连，用于在控制器220的控制下进行串/并行工作，以生成GNSS随机码；
其中，第一移位寄存器230和第二移位寄存器240根据串/并行控制信号工作于并行模式时：
第一移位寄存器230用于根据第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；第二移位寄存器240用于根据第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
或者第一移位寄存器用于根据第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；第二移位寄存器用于根据第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
第一移位寄存器230内部由对应于第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后，反馈输入给第一移位寄存器230的输入端；第二移位寄存器240内部由对应于第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给第二移位寄存器240的输入端；
第一输出和第二输出相异或，可以生成GPS-C/A、I5或Q5伪随机码；
第一移位寄存器230和第二移位寄存器240根据串/并行控制信号工作于串行模式时：
第一移位寄存器230用于根据第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为第二移位寄存器240的输入发送给第二移位寄存器240；第二移位寄存器240用于根据第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成GPS-L2C或GLONASS伪随机码；
或者第一移位寄存器230用于根据第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为第二移位寄存器的输入；第二移位寄存器用于根据第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成GPS-L2C或GLONASS伪随机码；
第一移位寄存器230内部由对应于第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后得到第一提取结果；第二移位寄存器240内部由对应于第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后得到第二提取结果；
第一提取结果及第二提取结果经过异或操作后反馈输入给第一移位寄存器230的输入端；在其他实施例中，也可以直接把第一移位寄存器230内部的反馈抽头提取的寄存器状态与第二移位寄存器240内部的反馈抽头提取的寄存器状态进行异或操作，把操作结果反馈输入给第一移位寄存器230的输入端；
状态存储器250，与第一移位寄存器230及第二移位寄存器240相连，用于存储总码长度以及总计数，还用于存储第一移位寄存器230及第二移位寄存器240的工作状态数据，比如第一移位寄存器230及第二移位寄存器240工作过程中的串/并行模式选择参数，第一移位寄存器230与第一初始状态相对应的初始状态字、第一计数、第一码长度、第一生成多项式以及当前状态等，第二移位寄存器240与第二初始状态相对应的初始状态字、第二计数、第二码长度、第二生成多项式以及当前状态等等。
在本实施例中，可以通过前述图1所示的第一选择器110来实现选择性地将第一移位寄存器230内部的反馈抽头提取的寄存器状态输入给第一移位寄存器230(并行模式下)，或者将第一移位寄存器230内部的反馈抽头提取的寄存器状态与第二移位寄存器240内部的反馈抽头提取的寄存器状态经过异或操作后输入给第一移位寄存器230(串行模式下)。
本实施例中，可以通过前述图1所示的第一选择器120来实现选择性地将第一移位寄存器230的输出发送给第二移位寄存器240(串行模式下)，或者将第二移位寄存器240内部的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后发送给第二移位寄存器240(并行模式下)。
本实施例中，可以通过前述图1所示的第三选择器130来实现选择性地输出第一移位寄存器230的输出与第二移位寄存器240的输出的异或操作结果(并行模式下)，或者输出第二移位寄存器240的输出(串行模式下)。
本实施例中，可以通过第一运算器来实现第一移位寄存器230内部的反馈抽头提取的寄存器状态与第二移位寄存器240内部的反馈抽头提取的寄存器状态的异或操作，通过第二运算器来实现第一移位寄存器230的输出与第二移位寄存器240的输出的异或操作。另外，第一移位寄存器230内部的反馈抽头提取的寄存器状态的异或操作，以及第二移位寄存器240内部的反馈抽头提取的寄存器状态的异或操作，具体实现时也可选用具有异或功能的运算器实现。
本发明的技术方案提供的GNSS伪随机码生成器，其采用通用化的模块式设计，结构紧凑，可灵活配置以生成不同卫星系统的伪随机码，能够适应现有多样化的信号环境，且良好的可扩展性满足未来GNSS系统的发展要求。
实施例二、GNSS的伪随机码生成方法
结合图1所示的原理示意图以及图2所示的伪随机码生成器的组成示意图，本实施例的伪随机码生成方法根据基带控制模块下发的工作参数生成伪随机码，该工作参数包括串/并行控制信号、第一生成多项式、第二生成多项式、第一计数、第二计数、总计数、与第一计数相应的第一码长度、与第二计数相应的第二码长度、与总计数相应的总码长度、第一初始状态以及第二初始状态。该伪随机码生成方法中，包括如下步骤：
根据串/并行控制信号、第一生成多项式、第一计数、第一码长度以及第一初始状态控制阶数为n1的第一移位寄存器进行串/并行工作，根据串/并行控制信号、第二生成多项式、第二计数、第二码长度以及第二初始状态控制阶数为n2的第二移位寄存器进行串/并行工作；
或者根据串/并行控制信号、第一生成多项式、总计数、总码长度以及第一初始状态控制第一移位寄存器进行串/并行工作，根据串/并行控制信号、第二生成多项式、总计数、总码长度以及第二初始状态控制第二移位寄存器进行串/并行工作；
其中，该第一移位寄存器及第二移位寄存器根据控制工作在并行模式或者串行模式下，生成GNSS伪随机码。
上述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据串/并行控制信号工作于并行模式时：
第一移位寄存器根据第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；第二移位寄存器根据第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
或者第一移位寄存器根据第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；第二移位寄存器根据第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
第一移位寄存器内部由对应于第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给第一移位寄存器，第二移位寄存器内部由对应于第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给第二移位寄存器；
第一输出及第二输出进行异或操作，生成GPS-C/A、I5或Q5伪随机码。
上述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据串/并行控制信号工作于串行模式时：
第一移位寄存器根据第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为第二移位寄存器的输入；第二移位寄存器根据第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成GNSS伪随机码；
或者第一移位寄存器根据第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为第二移位寄存器的输入；第二移位寄存器根据第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成GNSS伪随机码；
第一移位寄存器内部对应于第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态，与第二移位寄存器内部对应于第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经过异或操作后，反馈输入给第一移位寄存器的输入端。
上述的第一移位寄存器的阶数n1及第二移位寄存器的阶数n2可以相等，也可以不相等。
上述方法实施例还可以包括：
存储总码长度及总计数，以及第一移位寄存器及第二移位寄存器的工作状态数据；
第一移位寄存器的工作状态数据包括第一移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与第一初始状态相对应的初始状态字、第一计数、第一码长度、第一生成多项式以及当前状态；
第二移位寄存器的工作状态数据包括第二移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与第二初始状态相对应的初始状态字、第二计数、第二码长度、第二生成多项式以及当前状态。
随着卫星导航系统从GPS时代向GNSS时代的转化，双星座或多星座的多频兼容接收机会成为未来卫星导航定位接收机的主流产品。兼容接收机能够兼容各种信号的伪随机码生成器，在其接收视野范围内，可以同时接收不同卫星导航系统的信号，有利于显著提高导航定位的精度、可用性、连续性以及完好性。具体而言，由于不同卫星导航系统的同时存在，使得卫星数量成倍增加，在兼容接收机的接收视野内，某一系统的卫星受到可能的遮掩和阻挡时，仍然可以采用其他卫星导航系统进行工作，保证有足够的卫星数量实现定位功能。在城市环境中这一优点极具实用价值，这意味着定位服务将具有更高的可用性和连续性。卫星数量的增加也会在一定程度上改善几何精度因子，提供更高的定位精度。当某个卫星导航星座出现异常情况时，其它系统的卫星信号仍然可以保证接收机能实现正常工作。接收机自主完好性检测性能也同可见卫星数量正相关，5颗卫星情况下只能检测出卫星故障但却不能找出并剔除故障卫星，6颗以上卫星条件下则可以检测出故障卫星，从而利用剩下的健康卫星完成定位解算。
本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种全球卫星导航系统(GNSS)的伪随机码生成器，其特征在于，包括配置存储器、控制器、阶数为n1的第一移位寄存器以及阶数为n2的第二移位寄存器，其中：
所述配置存储器，用于接收基带控制模块下发的工作参数并存储，所述工作参数包括串/并行控制信号、第一生成多项式、第二生成多项式、第一计数、第二计数、总计数、与所述第一计数相应的第一码长度、与所述第二计数相应的第二码长度、与所述总计数相应的总码长度、第一初始状态以及第二初始状态；
所述控制器，用于根据所述串/并行控制信号、第一生成多项式、第一计数、第一码长度以及第一初始状态控制所述第一移位寄存器进行串/并行工作，根据所述串/并行控制信号、第二生成多项式、第二计数、第二码长度以及第二初始状态控制所述第二移位寄存器进行串/并行工作；或者用于根据所述串/并行控制信号、第一生成多项式、总计数、总码长度以及第一初始状态控制所述第一移位寄存器进行串/并行工作，根据所述串/并行控制信号、第二生成多项式、总计数、总码长度以及第二初始状态控制所述第二移位寄存器进行串/并行工作；
所述第一移位寄存器及第二移位寄存器，用于工作在并行模式或串行模式下，生成GNSS伪随机码。
2.根据权利要求1所述的伪随机码生成器，其特征在于，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据所述串/并行控制信号工作于并行模式时：
所述第一移位寄存器用于根据所述第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；所述第二移位寄存器用于根据所述第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
或者所述第一移位寄存器用于根据所述第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；所述第二移位寄存器用于根据所述第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
所述第一移位寄存器内部由对应于所述第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给所述第一移位寄存器，所述第二移位寄存器内部由对应于所述第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给所述第二移位寄存器；
所述第一输出及第二输出进行异或操作，生成所述GNSS伪随机码。
3.根据权利要求1所述的伪随机码生成器，其特征在于，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据所述串/并行控制信号工作于串行模式时：
所述第一移位寄存器用于根据所述第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为所述第二移位寄存器的输入；所述第二移位寄存器用于根据所述第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成所述GNSS伪随机码；
或者所述第一移位寄存器用于根据所述第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为所述第二移位寄存器的输入；所述第二移位寄存器用于根据所述第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成所述GNSS伪随机码；
所述第一移位寄存器内部由对应于所述第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态，与所述第二移位寄存器内部由对应于所述第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经过异或操作后，反馈输入给所述第一移位寄存器。
4.根据权利要求1所述的伪随机码生成器，其特征在于，该伪随机码生成器包括：
状态存储器，用于存储所述总码长度以及总计数，存储所述第一移位寄存器及第二移位寄存器的工作状态数据；
所述第一移位寄存器的工作状态数据包括所述第一移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与所述第一初始状态相对应的初始状态字、所述第一计数、所述第一码长度、所述第一生成多项式以及当前状态；
所述第二移位寄存器的工作状态数据包括所述第二移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与所述第二初始状态相对应的初始状态字、所述第二计数、所述第二码长度、所述第二生成多项式以及当前状态。
5.一种全球卫星导航系统(GNSS)的伪随机码生成方法，其特征在于，根据基带控制模块下发的工作参数生成GNSS伪随机码，所述工作参数包括串/并行控制信号、第一生成多项式、第二生成多项式、第一计数、第二计数、总计数、与所述第一计数相应的第一码长度、与所述第二计数相应的第二码长度、与所述总计数相应的总码长度、第一初始状态以及第二初始状态；
该伪随机码生成方法包括如下步骤：
根据所述串/并行控制信号、第一生成多项式、第一计数、第一码长度以及第一初始状态控制阶数为n1的第一移位寄存器进行串/并行工作，根据所述串/并行控制信号、第二生成多项式、第二计数、第二码长度以及第二初始状态控制阶数为n2的第二移位寄存器进行串/并行工作；
或者根据所述串/并行控制信号、第一生成多项式、总计数、总码长度以及第一初始状态控制所述第一移位寄存器进行串/并行工作，根据所述串/并行控制信号、第二生成多项式、总计数、总码长度以及第二初始状态控制所述第二移位寄存器进行串/并行工作；
其中，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器工作在并行模式或者串行模式下，生成GNSS伪随机码。
6.根据权利要求5所述的伪随机码生成方法，其特征在于，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据所述串/并行控制信号工作于并行模式时：
所述第一移位寄存器根据所述第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；所述第二移位寄存器根据所述第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
或者所述第一移位寄存器根据所述第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出；所述第二移位寄存器根据所述第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成第二输出；
所述第一移位寄存器内部由对应于所述第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给所述第一移位寄存器，所述第二移位寄存器内部由对应于所述第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经异或操作后反馈输入给所述第二移位寄存器；
所述第一输出及第二输出进行异或操作，生成所述GNSS伪随机码。
7.根据权利要求5所述的伪随机码生成方法，其特征在于，所述第一移位寄存器及第二移位寄存器根据所述串/并行控制信号工作于串行模式时：
所述第一移位寄存器根据所述第一生成多项式、第一计数、第一码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为所述第二移位寄存器的输入；所述第二移位寄存器根据所述第二生成多项式、第二计数、第二码长度及第二初始状态进行工作，生成所述GNSS伪随机码；
或者所述第一移位寄存器根据所述第一生成多项式、总计数、总码长度及第一初始状态进行工作，生成第一输出作为所述第二移位寄存器的输入；所述第二移位寄存器根据所述第二生成多项式、总计数、总码长度及第二初始状态进行工作，生成所述GNSS伪随机码；
所述第一移位寄存器内部对应于所述第一生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态，与所述第二移位寄存器内部对应于所述第二生成多项式的反馈抽头提取的寄存器状态经过异或操作后，反馈输入给所述第一移位寄存器。
8.根据权利要求5所述的伪随机码生成方法，其特征在于，该方法包括：
存储所述总码长度以及总计数；
存储所述第一移位寄存器及第二移位寄存器的工作状态数据；
所述第一移位寄存器的工作状态数据包括所述第一移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与所述第一初始状态相对应的初始状态字、所述第一计数、所述第一码长度、所述第一生成多项式以及当前状态；
所述第二移位寄存器的工作状态数据包括所述第二移位寄存器工作过程中的串/并行模式选择参数、与所述第二初始状态相对应的初始状态字、所述第二计数、所述第二码长度、所述第二生成多项式以及当前状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010620391.9A CN102571254B (zh) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | 全球卫星导航系统的伪随机码生成器及生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010620391.9A CN102571254B (zh) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | 全球卫星导航系统的伪随机码生成器及生成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102571254A true CN102571254A (zh) | 2012-07-11 |
| CN102571254B CN102571254B (zh) | 2014-10-15 |
Family
ID=46415808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010620391.9A Active CN102571254B (zh) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | 全球卫星导航系统的伪随机码生成器及生成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102571254B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103152072A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-06-12 | 南京航空航天大学 | 一种任意时刻p码发生方法 |
| CN106405575A (zh) * | 2016-08-24 | 2017-02-15 | 北京华力创通科技股份有限公司 | 一种gps系统的p码生成器、生成系统及方法 |
| CN106603118A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-04-26 | 武汉大学 | 多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统 |
| CN110311755A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-10-08 | 中山大学 | 一种利用线性分组码传输额外信息的方法 |
| CN110376619A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-10-25 | 和芯星通科技(北京)有限公司 | 全球导航卫星系统中信号处理装置 |
| US10996341B2 (en) | 2017-11-29 | 2021-05-04 | Stmicroelectronics S.R.L. | GNSS receiver with pseudo-random noise code generator module |
| CN113552598A (zh) * | 2020-04-26 | 2021-10-26 | 成都安则优科技有限公司 | 一种基于fpga的gps测距码生成系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1365206A (zh) * | 2001-01-09 | 2002-08-21 | 深圳市中兴集成电路设计有限责任公司 | 码分多址系统中的小区搜索装置及方法 |
| CN100341284C (zh) * | 2002-12-02 | 2007-10-03 | 中兴通讯股份有限公司 | 数字交换系统的误码检测装置及方法 |
| CN101887130A (zh) * | 2010-06-09 | 2010-11-17 | 中国人民解放军第二炮兵工程学院 | 一种可编程导航卫星扩频序列生成器 |
-
2010
- 2010-12-31 CN CN201010620391.9A patent/CN102571254B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1365206A (zh) * | 2001-01-09 | 2002-08-21 | 深圳市中兴集成电路设计有限责任公司 | 码分多址系统中的小区搜索装置及方法 |
| CN100341284C (zh) * | 2002-12-02 | 2007-10-03 | 中兴通讯股份有限公司 | 数字交换系统的误码检测装置及方法 |
| CN101887130A (zh) * | 2010-06-09 | 2010-11-17 | 中国人民解放军第二炮兵工程学院 | 一种可编程导航卫星扩频序列生成器 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103152072A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-06-12 | 南京航空航天大学 | 一种任意时刻p码发生方法 |
| CN106405575A (zh) * | 2016-08-24 | 2017-02-15 | 北京华力创通科技股份有限公司 | 一种gps系统的p码生成器、生成系统及方法 |
| CN106405575B (zh) * | 2016-08-24 | 2019-03-19 | 北京华力创通科技股份有限公司 | 一种gps系统的p码生成器、生成系统及方法 |
| CN106603118A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-04-26 | 武汉大学 | 多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统 |
| CN106603118B (zh) * | 2016-12-16 | 2019-03-19 | 武汉大学 | 多变量时空混沌卫星导航信号高速传输实现方法及系统 |
| US10996341B2 (en) | 2017-11-29 | 2021-05-04 | Stmicroelectronics S.R.L. | GNSS receiver with pseudo-random noise code generator module |
| CN110376619A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-10-25 | 和芯星通科技(北京)有限公司 | 全球导航卫星系统中信号处理装置 |
| CN110376619B (zh) * | 2019-06-06 | 2021-06-04 | 和芯星通科技(北京)有限公司 | 全球导航卫星系统中信号处理装置 |
| CN110311755A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-10-08 | 中山大学 | 一种利用线性分组码传输额外信息的方法 |
| CN110311755B (zh) * | 2019-06-25 | 2020-09-22 | 中山大学 | 一种利用线性分组码传输额外信息的方法 |
| US11128317B2 (en) | 2019-06-25 | 2021-09-21 | Sun Yat Sen University | Method for transmitting additional information by using linear block codes |
| CN113552598A (zh) * | 2020-04-26 | 2021-10-26 | 成都安则优科技有限公司 | 一种基于fpga的gps测距码生成系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102571254B (zh) | 2014-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102571254B (zh) | 全球卫星导航系统的伪随机码生成器及生成方法 | |
| CN102073053B (zh) | 一种多模gnss接收机伪随机噪声码发生单元 | |
| Rizos | Network RTK research and implementation-a geodetic perspecti | |
| US10088573B2 (en) | Navigation system using spreading codes based on pseudo-random noise sequences | |
| CN107911160A (zh) | 北斗卫星导航信号大规模并行实时传输实现方法和系统 | |
| CN101802634B (zh) | Gnss信号处理器 | |
| CN109444923A (zh) | 一种北斗三代卫星信号模拟系统及模拟信号产生方法 | |
| CN110187364A (zh) | 一种低轨导航增强精密改正数据生成、上注系统及方法 | |
| CN103487817B (zh) | 多模多频gnss伪码生成装置 | |
| US8855171B2 (en) | Satellite signal acquisition | |
| CN101578799A (zh) | 混沌扩展码及其产生 | |
| CN103718058A (zh) | 广域定位系统和方法 | |
| CN101887130B (zh) | 一种可编程导航卫星扩频序列生成器 | |
| EP1934983B1 (en) | Memory system with an arithmetic operation circuit and a pattern detector | |
| CN106526632A (zh) | 一种gnss捕获相干器和信号捕获方法 | |
| CN101788676A (zh) | 一种用于导航系统的信号处理系统和方法 | |
| CN209446772U (zh) | 一种北斗三代卫星信号模拟系统 | |
| CN105319563A (zh) | 一种北斗卫星信号的接收系统和方法 | |
| CN203535229U (zh) | 多模多频gnss伪码生成装置 | |
| CN106656257A (zh) | 确定测距码的码相位的方法、装置及用户终端 | |
| US20210333412A1 (en) | Systems and methods for gnss receivers | |
| CN103954978A (zh) | 基于pxi架构新型动态导航信号源的实现方法 | |
| CN113009527A (zh) | 一种通用卫星导航伪码生成方法 | |
| CN102183772A (zh) | 一种弱信号下gps导航电文数据解调的方法及装置 | |
| JP5663633B2 (ja) | Ｇｐｓ信号送信機およびその信号送信方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |