CN103353599A - 一种北斗导航卫星信号处理的方法、芯片及模块 - Google Patents
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Abstract
一种北斗导航卫星信号处理的方法、芯片及模块。本发明提供一种用于北斗卫星导航系统非GEO卫星B1频点信号的信号处理方法，所述方法包括，获取所述信号的中频采样数据，在进行长时间相干累加前，剥离所述信号中的二次码。采用本发明的技术方案后，可以在北斗卫星B1频点信号中存在二次码时，进行一个导航比特时长内的相干积分，可以有效的提高接收机灵敏度，包括捕获和跟踪灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种如何对北斗导航卫星信号处理的方法及相应的芯片和模块。
背景技术
随着卫星导航系统的发展和健全，相应的应用也越来越广泛；现今的对卫星导航系统的应用已经不再局限于开阔环境的位置服务，很多信号环境恶劣的地方也需要位置服务的支持，所以对导航接收机的灵敏度提出了越来越高的需求。
通常在接收机设计的时候，获取高灵敏度最有效、最直接的方法就是对信号进行较长时间的相关积分。对于GPS系统L1信号，根据其信号特性，可以通过直接累加简单的完成20毫秒以内时间长度的相关积分，从而获得较高的接收灵敏度。但是对北斗B1信号，因为非GEO卫星信号，在时长为20ms的一个导航比特内调制了二次编码，所以针对这种信号格式，不能再通过直接累加来完成超过1ms时间长度的相关积分。
图1和图2分别为GPS系统L1频点的信号结构示意图和北斗B1频点的信号结构示意图。
图1及图2所示GNSS卫星信号结构示意图，包括不带二次码的信号结构，和带二次码的信号结构，目前导航领域应用最为广泛的GPS的L1信号就属于不包含二次码的信号，而北斗II卫星信号则包含二次码。所以传统GPSL1接收机的设计方法，在北斗II接收机的设计中就会遇到困难。
101表示GPS系统的卫星伪码，码长1023，周期为1毫秒，根据卫星号不同，有不同的码序列对应；
102为GPS系统L1频点的导航比特内部结构，比特内没有二次编码，可以直接累加进行积分运算；
103为GPS系统L1频点的导航比特序列，比特长度为20毫秒；
201为北斗非GEO卫星B1频点伪码，码长2046，周期为1毫秒，根据卫星号不同，有不同的码序列对应；
202为北斗非GEO卫星B1频点的导航比特内部结构，比特进行了二次编码，通过对NH码的BPSK调整实现，因为极性反转的原因，在一个比特内直接进行累加积分，会造成能量损失；
203为北斗B1频点的导航比特序列，比特长度为20毫秒。
发明内容
本发明的目的是提供一种北斗导航卫星信号处理的方法，以及包含该方法的基带芯片及模块。
本发明提供一种用于北斗卫星导航系统非GEO卫星B1频点信号的信号处理方法，所述方法包括，获取所述信号的中频采样数据，在进行长时间相干累加前，剥离所述信号中的二次码。
更进一步，所述方法还包括，载波解调步骤，将所述中频采样数据下变频至基带数据；伪码解扩步骤，剥离所述基带数据中的信号伪码；二次码剥离步骤，剥离所述信号中的二次码。
更进一步，在执行所述载波解调步骤和所述伪码解扩步骤后执行所述二次码剥离步骤。
更进一步，在执行所述载波解调步骤和所述伪码解扩步骤前执行所述二次码剥离步骤。
更进一步，在所述二次码剥离步骤前还包括，相干累加步骤，对伪码解扩后的数据进行整毫秒相干累加。
更进一步，所述二次码剥离步骤用本地产生的二次码序列或者对应BPSK调整序列，和对应的信号数据进行符号运算，从而使该数据的极性在一个比特时长内一致。
本发明还提供一种应用了上述方法的北斗卫星导航系统基带接收芯片。
本发明还提供一种包含了所述芯片的北斗卫星导航系统接收模块。
采用本发明的技术方案后，可以在北斗卫星B1频点信号中存在二次码时，进行一个导航比特时长内的相干积分，可以有效的提高接收机灵敏度，包括捕获和跟踪灵敏度。
附图说明
图1是GPS系统L1频点的信号结构图。
图2是北斗系统B1频点的信号结构示意图。
图3为二次码的剥离过程示意图。
图4为本发明的第一实施例。
图5为本发明的第二实施例。
图6为本发明的第三实施例。
图7为本发明的北斗卫星导航系统接收模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
北斗非GEO卫星B1频点信号导航比特内的二次码是以BPSK的方式进行调制，剥离的方法为用本地源二次码和信号比特内包含的二次码进行匹配解调。
图3为二次码的剥离过程示意图。
301为接收机接收到的北斗非GEO卫星B1频点信号，导航比特内的二次码示意；
302为接收机本地存储的原始二次码；
303为接收机本地利用302对301进行二次码剥离的结果，剥离原则为，如果本地二次码的值为1，则信号对应的值取负数，如果本地二次码为0，则信号对应的值保持不变。
本方案实施实例一如图4所示。
401为北斗非GEO卫星B1频点信号通过接收机射频模块下变频之后的中频采样数据，是接收机基带模块的输入；
402为中频信号载波解调模块，作用在于把中频数据下变频至基带数据，实现载波解调；
403为伪码解扩模块，作用在于剥离信号伪码；
404为相干累加单元，作用在于完成时长为1毫秒内的相干累加；
405为二次码剥离单元，如202所示，为负极性的北斗二次码，本单元的作用在于，用二次码序列或者对应BPSK调整序列，和对应的信号数据进行符号运算，从而使该数据的极性在一个比特时长内一致；
406为长时间相干累加单元，作用在于长时间的相干累加。
本方案实施实例二如图5所示。
501为北斗非GEO卫星B1频点信号通过接收机射频模块下变频之后的中频采样数据，是接收机基带模块的输入；
502为中频信号载波解调模块，作用在于把中频数据下变频至基带数据，实现载波解调；
503为伪码解扩模块，作用在于剥离信号伪码；
505为二次码剥离单元，如202所示，为负极性的北斗二次码，本单元的作用在于，用二次码序列或者对应BPSK调整序列，和对应的信号数据进行符号运算，从而使该数据的极性在一个比特时长内一致；
506为长时间相干累加单元，作用在于长时间的相干累加；
本方案实施实例三如图6所示。
601为北斗非GEO卫星B1频点信号通过接收机射频模块下变频之后的中频采样数据，是接收机基带模块的输入；
602为中频信号载波解调模块，作用在于把中频数据下变频至基带数据，实现载波解调；
603为伪码解扩模块，作用在于剥离信号伪码；
605为二次码剥离单元，如202所示，为负极性的北斗二次码，本单元的作用在于，用本地产生的二次码序列或者对应BPSK调整序列，和对应的信号数据进行符号运算，从而使该数据的极性在一个比特时长内一致；
606为长时间相干累加单元，作用在于长时间的相干累加。
本实例中，605和602、603没有时间先后顺序，可以并行的进行处理，也可以在602、603之前处理605。
图7为北斗卫星导航系统接收模块示意图。模块从外部天线获得导航卫星信号，通过天线，进入到导航接收模块，经过射频处理单元进行信号的放大、滤波、变频等处理之后，将卫星信号处理为数字中频信号；基带处理单元接收数字中频信号，经过捕获、跟踪和定位解算后，计算出接收机的位置、速度和时间参数等导航信息，并以NMEA（The National Marine Electronics Association，美国国家海洋电子协会）导航报文的形式输出给用户MCU。基带处理单元主要包括基带芯片。另外，也有集成了射频及基带芯片、甚至集成了应用处理器（AP）的一体化芯片，都在本发明的保护范围之内。此外，兼容各种导航卫星系统的双模/多模基带芯片、模块，只要应用了本发明所说的方法，都应该在本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于北斗卫星导航系统非GEO卫星B1频点信号的信号处理方法，其特征在于，所述方法包括，获取所述信号的中频采样数据，在进行长时间相干累加前，剥离所述信号中的二次码。
2.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述方法还包括，
载波解调步骤，将所述中频采样数据下变频至基带数据；
伪码解扩步骤，剥离所述基带数据中的信号伪码；
二次码剥离步骤，剥离所述信号中的二次码。
3.如权利要求2所述的信号处理方法，其特征在于，在执行所述载波解调步骤和所述伪码解扩步骤后执行所述二次码剥离步骤。
4.如权利要求2所述的信号处理方法，其特征在于，在执行所述载波解调步骤和所述伪码解扩步骤前执行所述二次码剥离步骤。
5.如权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，在所述二次码剥离步骤前还包括，
相干累加步骤，对伪码解扩后的数据进行整毫秒相干累加。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的信号处理方法，其特征在于，所述二次码剥离步骤用本地产生的二次码序列或者对应BPSK调整序列，和对应的信号数据进行符号运算，从而使该数据的极性在一个比特时长内一致。
7.一种应用了如权利要求1至6所述方法的北斗卫星导航系统基带接收芯片。
8.一种包含了如权利要求7所述芯片的北斗卫星导航系统接收模块。
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