CN104407363B - 一种基于rdss的卫星信号捕获方法及系统 - Google Patents

一种基于rdss的卫星信号捕获方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种基于RDSS的卫星信号捕获方法，包括：预设若干个符号长度为14+A本地帧头符号序列；获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，判断所述帧符号序列是否预设本地符号序列相同，若是，进行本地帧头符号序列与所述帧符号序列的异或处理，获取相干积分后的信号；所述帧符号序列由A个符号的辅助帧符号序列以及14个符号帧头符号序列组成；遍历所述帧符号序列的次数为2A。该方法改进了捕获启动跟踪之后，跟踪载波环需要消耗更多时间才能锁定信号及解调电文,导致接收机的首次定位时间(TTFF)变得变长，降低接收机性能的问题，具有提高定位速度的优点。同时，本发明还提供一种基于RDSS的卫星信号捕获系统。

Description

一种基于RDSS的卫星信号捕获方法及系统
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，特别涉及一种基于RDSS的卫星信号捕获方法及系统。
背景技术
卫星无线电导航系统，英文全称Radio Navigation Satellite System （缩写RNSS），由用户接收卫星无线电导航信号，自主完成距离测量，进行用户位置，速度及航行参数计算。“北斗一号”卫星导航系统是我国自行研制和建立的一种区域卫星导航定位通信系统，该系统采用同步轨道卫星进行导航定位，随着北斗一号定位系统的广泛应用，人们对此系统的定位导航精度也提出了更高的要求。
由于受到导航电文符号翻转的影响，接收机对RDSS卫星信号进行捕获时，很难进行超过一个符号的相干积分，从而影响接收机的捕获灵敏度，导致接收机很难捕获弱信号。同时，相干积分时间过短，导致捕获频率分辨率(分辨率等于相干积分时长的倒数)也比较低，捕获启动跟踪之后，跟踪载波环需要消耗更多时间才能锁定信号及解调电文,从而导致接收机的首次定位时间(TTFF)变得变长，降低接收机的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于RDSS的卫星信号捕获方法，在信号捕获时，让获取RDSS电文的帧符号序列，在进行信号相关积分前进行消除符号翻转处理，进而加长了其相干积分时间，提高其捕获灵敏度。
一种基于RDSS的卫星信号捕获方法，包括：预设若干个符号长度为14+A本地帧头符号序列；获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，判断所述帧符号序列是否预设本地符号序列相同，若是，进行本地帧头符号序列与所述帧符号序列的异或处理，获取相干积分后的信号；所述帧符号序列由A个符号的辅助帧符号序列以及14个符号帧头符号序列组成；遍历所述帧符号序列的次数为2A。
所述辅助帧符号序列包括帧头前序列和/或帧头后序列。
进一步地，本发明还提供一种基于RDSS的卫星信号捕获系统，包括：帧头符号序列预存模块，用预设若干个符号长度为14+A本地帧头符号序列；帧遍历比对模块，获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，判断所述帧符号序列是否预设本地符号序列相同；帧数据处理模块，用于根据帧遍历比对模块的判断结果对本地帧头符号序列与所述帧符号序列的进行异或处理，获取相干积分后的信号。所述帧符号序列由A个符号的辅助帧符号序列以及14个符号帧头符号序列组成；遍历所述帧符号序列的次数为2A。
相对与现有技术，本发明提供一种基于RDSS的卫星信号捕获方法，改进了捕获启动跟踪之后，跟踪载波环需要消耗更多时间才能锁定信号及解调电文,导致接收机的首次定位时间(TTFF)变得变长，降低接收机性能的问题，具有提高定位速度的优点。
附图说明
图1 是本发明的一种基于RDSS的卫星信号捕获方法的流程图；
图2 是本发明的北斗RDSS的伪码和帧符号序列的结构示意图；
图3 是本发明的帧序列剥离过程示意图；
图4 是本发明的一种基于RDSS的卫星信号捕获系统的结构示意图。
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方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明的的一种基于RDSS的卫星信号捕获方法的流程图。
S1：预设若干个符号长度为14+A本地帧头符号序列。
接收机先在本地预存预先设置好的若干14+A本地帧头符号序列。其中，帧头固定序列(为已知值)，长度为14个符号，A为A个符号的辅助帧符号序列，主要是为了拓展相干信号的符号长度，A值越大，其信号相干的效果也就越好。
S2：获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，判断所述帧符号序列是否预设本地符号序列相同；若是，进入S3。
如图2所示，101表示北斗RDSS的伪码，伪码一个周期时长为1/16 ms, 有255个码片，根据波束号的不同，有不同的伪码序列相对应。102为北斗RDSS电文的帧符号序列，一个符号对应一个完整的伪码周期，即1/16 ms。受符号翻转的影响，连续多个符号的相干积分会产生相互抵消，从而削弱积分值。符号翻转是指连续多个符号的符号值不同。去除符号翻转是指通过一定的运算，使得连续多个符号的符号值相同(全为0或全为1)。为了进行超过一个符号长度的相干积分累加，必须去除符号翻转。去掉符号翻转的常见做法是剥离符号。剥离符号的原理是本地符号序列和接收信号中的符号序列完全相同时，进行相关运算，可以剥离符号。1022为帧头固定序列(为已知值)，长度为14个符号，用实线表示，可以用匹配的方式, 也就是本地也采用已知的帧头固定序列，来剥离接收信号中固定的这14个符号序列，相干积分时间可以增加到14个符号。1021和1023分别为帧头前序列和帧头后序列，为未知的符号序列，需要通过符号遍历来剥离帧头前及帧头后的符号序列。接收到的信号中，帧头前和帧头后的序列是未知的，所以我们不知道本地序列应该采用哪种符号序列，才可以完全剥离接收序列中的符号翻转，因此需要遍历所有可能的情况。由于符号只有正负两种情况，因此遍历的时候每一个符号要遍历两次，A个符号要遍历的次数为2A。在本实施例中，帧头前序列和帧头后序列都为辅助帧符号序列；可以单独使用帧头前序列或帧头后序列中的一个作为辅助帧符号序列；也可以联合使用帧头前序列和帧头后序列，其符号使用的符号长度均为A。特别地，A也可以将也可以是0，这样也可以实现仅仅是14个符号长度的相干积分。
为了实现帧头匹配，实现长度为14个符号长度的相干积分，接收机需要准备2套资源。第1套长度为14个符号的缓存，用于缓存接收到的帧符号序列。第2套为本地帧符号序列，存储帧头固定符号序列，长度为14个符号。缓存实质是一个移位寄存器，每来一个新的符号，移入一个最新的符号，移除一个最旧的符号。每来一个新的符号，也就是缓存更新一次，接收机标记一个缓存时刻。第1套的缓存序列就和第2套的帧头符号序列做一次异或处理，得到一次相干积分结果。做完每次运算后，将每次的相干积分结果和对应的缓存时刻都保存下来。
假设卫星信号中的帧头符号序列，每隔A个符号就出现一次。 那么缓存更新A次之后，也就是等待A个符号，缓存中的符号序列必然会出现1次帧头符号序列。也就是说，缓存某一次会刚好存进帧头符号序列。缓存更新A次，进行A次异或处理，得到A个相干积分结果。我们将其中最大的一次相干积分结果对应的那次缓存时刻，视为帧头匹配时刻。在此时刻，缓存刚好存入帧头符号序列，因此和本地预设的帧头符号序列完全匹配，从而实现了长度为14个符号的符号剥离，进而实现了长度为14个符号长度的相干积分。
S3：进行本地帧头符号序列与所述帧符号序列的异或处理，获取相干积分后的信号。
本地序列遍历完所有可能的符号序列情况后，得出一系列的相干积分值。其中最大相干积分值对应的本地符号序列，就被认为是接收到的符号序列，此时本地序列和接收序列完全相同。而最大积分值对应的情况，就是完全去除了符号翻转的积分情况，即可将所得的积分值进行输出。对长度为14个符号的帧头固定序列进行剥离的同时，进行帧头前M个符号, 帧头后N个符号的遍历，从而可以实现14+M+N（即14+A）个符号长度的相干积分。
图3为帧序列剥离过程示意图，图中包括了帧头固定序列及帧头前帧头后非固定序列。其中，201为本地接收到的中频信号的帧符号序列示意图。202为本地存储的帧头符号序列，只有两种完全一致时，才能够完全剥离帧序列。201与202进行相关运算，按照异或的规则得到计算结果203， 可以剥离14+M+N（即14+A）个符号，从而可以进行实现(14+M+N)/16ms时间长度的相干积分累加。
图4中示出了本发明的一种基于RDSS的卫星信号捕获系统的结构示意图。
一种基于RDSS的卫星信号捕获系统，包括：帧头符号序列预存模块，用预设若干个符号长度为14+A本地帧头符号序列；帧遍历比对模块，获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，判断所述帧符号序列是否预设本地符号序列相同；帧数据处理模块，用于根据帧遍历比对模块的判断结果对本地帧头符号序列与所述帧符号序列的进行异或处理，获取相干积分后的信号。其中，帧符号序列由A个符号的辅助帧符号序列以及14个符号帧头符号序列组成；遍历帧符号序列的次数为2A。
本系统应用了本发明实施例的方法，带来的好处与方法实施例中的内容相同，此处不再展开描述。
进一步地，本发明应用了上述北斗一代卫星导航系统信号处理芯片，使用该芯片对采用本发明的方法处理后的信号，并将该信号进行数据解析，最终缩短了首次定位的时间。
进一步地，本发明还应用了上述北斗一代卫星导航系统信号处理芯片的模块。
进一步地，本发明应用了如上述方法的导航电文接收机，该接收机采用本发明的方法处理后的信号，并将该信号进行数据解析，最终缩短了首次定位的时间。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于RDSS的卫星信号捕获方法，其特征在于，包括：预设若干个符号长度为14+A本地帧头符号序列；获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，判断所述帧符号序列是否预设本地符号序列相同，若是，进行本地帧头符号序列与所述帧符号序列的异或处理，获取相干积分后的信号；所述帧符号序列由A个符号的辅助帧符号序列以及14个符号帧头符号序列组成；遍历所述帧符号序列的次数为2A。
2.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，其特征在于，所述辅助帧符号序列包括帧头前序列和/或帧头后序列。
3.一种基于RDSS的卫星信号捕获系统，其特征在于，包括：帧头符号序列预存模块，用预设若干个符号长度为14+A本地帧头符号序列；帧遍历比对模块，获取RDSS电文的帧符号序列并进行帧符号序列遍历，判断所述帧符号序列是否预设本地符号序列相同；帧数据处理模块，用于根据帧遍历比对模块的判断结果对本地帧头符号序列与所述帧符号序列的进行异或处理，获取相干积分后的信号；所述帧符号序列由A个符号的辅助帧符号序列以及14个符号帧头符号序列组成；遍历所述帧符号序列的次数为2A。
4.根据权利要求3所述的卫星信号捕获系统，其特征在于，所述辅助帧符号序列包括帧头前序列和/或帧头后序列。
5.一种应用了如权利要求1-2中任意一项所述方法的北斗一代卫星导航系统信号处理芯片。
6.一种包括如权利要求5所述处理芯片的北斗一代卫星导航系统信号处理模块。
7.一种应用了如权利要求6所述处理模块的卫星导航电文接收机。
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