CN105242288A - 一种分段式p码捕获方法及p码捕获装置 - Google Patents

Abstract

本发明公了一种分段式P码捕获方法，包括分割P码不确定度时间、获取当前捕获卫星号m和当前捕获通道索引号i、计算当前捕获卫星的信号发射时刻、设置捕获参数并开启捕获器、读取捕获器返回的捕获峰值并判断是否捕获成功。本发明通过对P码不确定度时间分段，并分别计算卫星信号发射时刻后，捕获器进行相关运算，捕获P码信号。有效地解决了捕获P码时置入PRM时间误差大、捕获困难以及占用相关器资源多的问题。本发明还分开了一种分段式P码捕获装置，包括依次连接的不确定度区间分割模块、卫星号获取模块、捕获P码时间计算模块、捕获器设置模块、捕获峰值门限判断模块，为卫星接收机设计提供了一种精确、简单、有效的捕获装置。

Description

一种分段式P码捕获方法及P码捕获装置

技术领域

本发明涉及卫星导航定位技术领域，具体的涉及一种分段式P码捕获方法及P码捕获装置。

背景技术

在卫星导航定位技术领域中，P码的捕获一般是以C/A码为基础，根据C/A码提供的信息对P码信号进行捕获。P码是一种周期长、速率高的伪随机码，直接捕获的难度较大，需要很长的捕获时间和巨大的运算量。

目前，国内外出现很多的P码直接捕获的方法，大致可分为两类，一类是使用大规模并行相关器为基础的时域处理方法，但该类方法功耗较大，硬件成本较高；另一类是基于FFT处理的各种频域处理方法，如扩展复制重叠捕获搜索技术（XFAST）、直接平均法及延迟相乘的P码直捕方法等。

XFAST是将本地不确定区间划分为M个子区间每段长为N，然后每段对应叠加，构造成一个母序列，最后与输入序列相关，从而使捕获速率加快了M倍，但是大量叠加之后其信噪比降低极其严重，反而影响捕获性能。

直接平均法与XFAST不同之处就在于每N点求一次平均得到一个新采样点而不是分段叠加，其码相位精度为N，然后再从这N个码相位中进行搜索。该方法能将运算量直接减少N倍，但是缺点是当码相位偏移为N/2时，其相关峰产生3dB损耗。

延迟相乘的P码直捕方法首先根据频率搜索精度和频率不确定度将卫星信号和本地码信号分成M段，每一段有N点长数据，然后卫星信号与本地码对应段做相关运算，得到M点数据，再对该数据做FFT运算，然后与门限比较，若超过门限阈值，则捕获成功，否则移动一个采样点再重复以上处理。这种方法通过对相关后的结果做FFT来实现频率并行搜索，搜索速度比较慢。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明对现有技术作出改进，提供一种分段式P码捕获方法以及基于该捕获策略的P码捕获装置，能够在保证捕获性能的前提下，降低捕获器功耗，能够对捕获不确定度进行灵活处理，对捕获器资源灵活分配，使用更快速FFT方式进行概率更高的P码捕获。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种分段式P码捕获方法，包括以下步骤：

步骤一：将P码不确定度时间分为N个不确定度区间段，设置卫星的捕获参数；

步骤二：获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i；

步骤三：计算当前捕获卫星的信号发射时刻，并将该发射时刻置入PRM芯片；

步骤四：设置捕获器的P码捕获参数，开启捕获器；

步骤五：读取捕获器返回的捕获峰值，比较捕获器返回的捕获峰值与捕获门限值，判断是否捕获成功。

上述分段式P码捕获策略通过对P码不确定度时间（捕获P码所用时间和P码码流发出真实时间误差范围）进行分段，把长的不确定度区间分成N个短的不确定度区间段，分别计算卫星信号发射时刻后，置入PRM芯片，再设置P码捕获参数，捕获参数置入捕获器进行相关运算捕获P码信号。有效地解决了捕获P码时置入PRM时间误差大、捕获困难的问题，捕获器一次性捕获长不确定度时间占用相关器资源多的问题，为卫星接收机设计提供了一种精确、简单、有效的捕获策略。

进一步的，所述步骤一中不确定度区间段的时间值t=T/（N*T1），其中：T为总的P码不确定度时间，N为捕获器每次捕获P码的段数，T1为捕获器捕获每段P码所需时间。对P码不确定度时间作此简单均分，使捕获器得以充分利用，同时又使合不确定度区间等长，提高捕获精度。

进一步的，所述步骤一中设置卫星的捕获参数，包括设置当前捕获卫星的系统类型、中频及码片数等，不同卫星对应设置各自的捕获参数，确保P码捕获的准确性。

进一步的，所述步骤二具体过程为，先判断是否为第一次捕获，如果是第一次捕获，则从1号不确定度区间段开始捕获，获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i，直至不确定度区间索引号n用完；如果不是第一次捕获，则查找待捕获卫星，获取当前捕获卫星号m和当前捕获通道索引号i，上次捕获成功的不确定度区间段索引号n即为当前不确定度区间段索引号n。如此循环往复完成针对一个卫星的P码捕获，因按不确定度区间索引号n为标记，依次获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i，使捕获进程高效有序，且只要一次捕获成功后，再次对该不确定度区间段捕获时，直接提取上一次捕获成功的不确定度区间段索引号n即可，提高了捕获效率。

进一步的，所述步骤三中计算当前捕获卫星的信号发射时刻的依据为，外部粗略的授时时间与当前不确定度区间索引号n对应的时间值相加，即为当前捕获卫星的信号发射时刻，通过简单有效的相加，使计算过程的误差较小。

进一步的，所述步骤四中的P码捕获参数包括载波DDS值和码采样率DDS值等参数，捕获器开启后，依据P码捕获参数进行捕获，返回捕获峰值。

进一步的，所述步骤五中判断捕获是否成功的依据为，捕获器返回的捕获峰值大于捕获门限值时，捕获成功，将捕获结果送入环路跟踪，保存当前不确定度区间段索引号n以及返回的捕获峰值，并将该捕获峰值置入捕获器，捕获其他P码卫星信号，直至每个通道捕获到卫星；捕获器返回包括载波相位、码相位以及捕获峰值，捕获峰值小于或等于捕获门限值时，退出程序，载波相位和码相位则是送入环路跟踪。

一种分段式P码捕获装置，包括依次连接的不确定度区间分割模块、卫星号获取模块、捕获P码时间计算模块、捕获器设置模块、捕获峰值门限判断模块，其中：

不确定度区间分割模块，用于将P码不确定度时间分为N个不确定度区间段；

卫星号获取模块，用于获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i；

捕获P码时间计算模块，用于计算当前捕获卫星的信号发射时间；

捕获器设置模块，用于初始化捕获器参数，设置当前捕获卫星的卫星类型、中频和射频参数；

捕获峰值门限判断模块，用于比较捕获器返回的捕获峰值与捕获门限值。

上述分段式P码捕获装置，通过不确定度区间分割模块将将P码不确定度时间分为N个不确定度区间段，很大程度上降低了功耗，制作成本较低。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过对不确定度时间的分割，计算出P码码流粗略的发射时刻置入PRM芯片，使PRM芯片产生P码码流，通过捕获器返回的捕获峰值与捕获门限值比较，判断P码是否捕获成功，能够对捕获不确定度进行灵活处理，对捕获器资源灵活分配，使用更快速FFT方式进行概率更高的P码捕获。有效地解决了捕获P码时置入PRM时间误差大、捕获困难的问题，捕获器一次性捕获长不确定度时间占用相关器资源多的问题，为卫星接收机设计提供了一种精确简单有效的捕获策略。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明中分段式P码捕获策略流程图；

图2为本发明中分段式P码捕获装置原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1、图2所示，一种分段式P码捕获装置，包括依次连接的不确定度区间分割模块、卫星号获取模块、捕获P码时间计算模块、捕获器设置模块、捕获峰值门限判断模块。本发明的具体运行步骤如下：

步骤一：通过不确定度区间分割模块，将P码不确定度时间分为N个不确定度区间段，并通过捕获器设置模块设置卫星的捕获参数；

步骤二：通过卫星号获取模块，获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i；

步骤三：通过捕获P码时间计算模块，计算当前捕获卫星的信号发射时刻，并将该发射时刻置入PRM芯片；

步骤四：通过捕获器设置模块，设置捕获器的P码的卫星类型、中频和射频参数，开启捕获器；其中的卫星的捕获参数与P码的卫星类型、中频、射频等参数相同，此处设置是有卫星捕获参数设置完成；P码其他捕获参数设置，如捕获P码的不确定度、起始通道、捕获卫星号等参数则由P码参数设置完成。

步骤五：读取捕获器返回的捕获峰值，并通过捕获峰值门限判断模块比较捕获器返回的捕获峰值与捕获门限值，判断是否捕获成功。

本发明通过对不确定度时间的分割，计算出P码码流粗略的发射时刻置入PRM芯片，使PRM芯片产生P码码流，通过捕获器返回的捕获峰值与捕获门限值比较，判断P码是否捕获成功。有效地解决了捕获P码时置入PRM时间误差大、捕获困难的问题，捕获器一次性捕获长不确定度时间占用相关器资源多的问题，为卫星接收机设计提供了一种精确简单有效的捕获策略。

实施例2：

如图1、图2所示，本实施例对上述实施例1作了进一步优化，具体如下：

上述步骤一中不确定度区间段的时间值t=T/（N*T1），其中：T为总的P码不确定度时间，N为捕获器每次捕获P码的段数，T1为捕获器捕获每段P码所需时间。设置卫星的捕获参数，包括设置当前捕获卫星的系统类型、中频及码片数等。对P码不确定度时间作此简单均分，使捕获器得以充分利用，确保P码捕获的准确性。

上述步骤二具体过程为，先判断是否为第一次捕获，如果是第一次捕获，则从1号不确定度区间段开始捕获，获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i，直至不确定度区间索引号n用完；如果不是第一次捕获，则查找待捕获卫星，获取当前捕获卫星号m和当前捕获通道索引号i，上次捕获成功的不确定度区间段索引号n即为当前不确定度区间段索引号n。如此循环往复完成针对一个卫星的P码捕获，因按不确定度区间索引号n为标记，依次获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i，使捕获进程高效有序，且只要一次捕获成功后，再次对该不确定度区间段捕获时，直接提取上一次捕获成功的不确定度区间段索引号n即可，提高了捕获效率。

上述步骤三中计算当前捕获卫星的信号发射时刻的依据为，外部粗略的授时时间与当前不确定度区间索引号n对应的时间值相加，即为当前捕获卫星的信号发射时刻，通过简单有效的相加，使计算过程的误差较小。

上述步骤四中的P码捕获参数包括载波DDS值和码采样率DDS值等参数，捕获器开启后，依据P码捕获参数进行捕获，返回捕获峰值。

上述步骤五中判断捕获是否成功的依据为，捕获器返回的捕获峰值大于捕获门限值时，捕获成功，将捕获结果送入环路跟踪，保存当前不确定度区间段索引号n以及返回的捕获峰值，并将该捕获峰值置入捕获器捕获其他P码卫星信号，直至每个通道捕获到卫星；捕获器返回包括载波相位、码相位以及捕获峰值，捕获峰值小于或等于捕获门限值时，退出程序，载波相位和码相位则是送入环路跟踪。其中的捕获峰值主要用于比较捕获门限判断是否已捕获卫星。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分段式P码捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将P码不确定度时间分为N个不确定度区间段，设置卫星的捕获参数；

步骤二：获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i；

步骤三：计算当前捕获卫星的信号发射时刻，并将该发射时刻置入PRM芯片；

步骤四：设置捕获器的P码捕获参数，开启捕获器；

步骤五：读取捕获器返回的捕获峰值，比较捕获器返回的捕获峰值与捕获门限值，判断是否捕获成功。

2.根据权利要求1所述的一种分段式P码捕获方法，其特征在于：所述步骤一中不确定度区间段的时间值t=T/（N*T1），其中：T为总的P码不确定度时间，N为捕获器每次捕获P码的段数，T1为捕获器捕获每段P码所需时间。

3.根据权利要求1所述的一种分段式P码捕获方法，其特征在于：所述步骤一中设置卫星的捕获参数，包括设置当前捕获卫星的系统类型、中频及码片数。

4.根据权利要求1所述的一种分段式P码捕获方法，其特征在于：所述步骤二具体过程为，先判断是否为第一次捕获，是则从1号不确定度区间段开始捕获，获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i，直至不确定度区间索引号n用完；否则查找待捕获卫星，获取当前捕获卫星号m和当前捕获通道索引号i，上次捕获成功的不确定度区间段索引号n即为当前不确定度区间段索引号n。

5.根据权利要求4所述的一种分段式P码捕获方法，其特征在于：所述步骤三中计算当前捕获卫星的信号发射时刻的依据为，外部粗略的授时时间与当前不确定度区间索引号n对应的时间值相加，即为当前捕获卫星的信号发射时刻。

6.根据权利要求1所述的一种分段式P码捕获方法，其特征在于：所述步骤四中的P码捕获参数包括载波DDS值和码采样率DDS值。

7.根据权利要求1至权利要求7任一项所述的一种分段式P码捕获方法，其特征在于：所述步骤五中判断捕获是否成功的依据为，捕获器返回的捕获峰值大于捕获门限值时，捕获成功，将捕获结果送入环路跟踪，保存当前不确定度区间段索引号n，切换至下一通道捕获其它卫星；捕获器返回包括载波相位、码相位以及捕获峰值，捕获峰值小于或等于捕获门限值时，退出程序，载波相位和码相位则是送入环路跟踪。

8.一种分段式P码捕获装置，其特征在于：包括依次连接的不确定度区间分割模块、卫星号获取模块、捕获P码时间计算模块、捕获器设置模块、捕获峰值门限判断模块，其中：

不确定度区间分割模块，用于将P码不确定度时间分为N个不确定度区间段；

卫星号获取模块，用于获取当前捕获卫星号m、当前不确定度区间段索引号n和当前捕获通道索引号i；

捕获P码时间计算模块，用于计算当前捕获卫星的信号发射时间；

捕获器设置模块，用于初始化捕获器参数，设置当前捕获卫星的卫星类型、中频和射频参数；

捕获峰值门限判断模块，用于比较捕获器返回的捕获峰值与捕获门限值。