CN105842714B - 卫星信号捕获方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种卫星信号捕获方法及装置，所述方法包括：对N个周期的传输信号的信号伪码进行降采样处理，得到第二类信号伪码；分别将各周期内的第二类信号伪码和本地伪码平均分为P个分段信号伪码；分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加；得到相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数；获取各周期的最终比特跳变次数；根据各周期的最终比特跳变次数，得到P个分段的第二累加值；对P个分段的第二累加值进行快速傅里叶变换，并根据本地捕获门限值捕获得到卫星信号。本实施例适用于多个周期的卫星信号的捕获，增加了相干积分时间，能够捕获更低强度的卫星信号，提高了信号捕获的灵敏度。

Description

卫星信号捕获方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种卫星信号捕获方法及装置。
背景技术
为了保证卫星信号的正常传输，卫星在发射信号前通常会利用与欲传输的卫星信号无关的码(此为扩频码)对该卫星信号进行扩频调制，然后再进行BOC(Binary OffsetCarrier，二进制载波偏移)调制，得到的传输信号(定义传输信号为BOC调制后的卫星信号)的形式为信号伪码，该信号伪码采用“1”和“0”来分别表示相位相反的传输信号的波形，每个“1”或“0”代表一个码片，每个码片(定义该类码片为第一类信号伪码)的长度代表码片的周期。并且，对于不同全球卫星导航系统的不同信号来说，一个完整传输信号的第一类信号伪码的码片个数是确定的，例如，GPS(Global Positioning System，全球定位系统)中的L1C/A类型信号的伪码长度为1023个第一类信号伪码，Galileo系统中的E1类型信号的伪码长度为4092个第一类信号伪码。
作为卫星信号的接收端，全球卫星导航系统接收机的主要任务是捕获和跟踪卫星信号，但由于信号伪码的接收功率较小，通常在捕获卫星信号之前，需要对传输信号进行解扩频处理。
现有技术公开了一种PMF+FFT(Phase Matched Filters and Fast FourierTransform，相位匹配滤波器+快速傅里叶变换)的信号捕获方法，在捕获卫星信号时，首先，对传输信号的某个第一类信号伪码进行降采样(降低采样率)，将该周期内的第一类信号伪码平均分成多个第二类信号伪码，且第二类信号伪码的个数与本地伪码(本地伪码即本地中存储的多种传输信号的信号伪码，如GPS系统中的L1C/A类型的信号的伪码或Galileo系统中的E1类型信号的伪码)的码片个数相同；然后，将该周期内的所有第二类信号伪码平均分成P段，对每一段进行相干叠加(即带有相位的信号波形的直接叠加)，得到P个相干叠加结果；最后，对P个相干叠加结果再次进行相干累加后，进行快速傅里叶变换，获取卫星信号的相关峰值与相关均值的比值，如果卫星信号的相关峰值与相关均值的比值处于预设的本地捕获门限值内，捕获得到卫星信号。
上述PMF+FFT的信号捕获方法的缺点为：只能适用于单周期第一类信号伪码的信号捕获，对卫星信号的增益效果不佳，不能捕获较低强度的信号，降低了捕获灵敏度。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种卫星信号捕获方法及装置，在对多个周期第一类信号伪码进行卫星信号捕获的同时提高信号捕获的灵敏度。
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种卫星信号捕获方法，所述方法包括：
对接收到的传输信号中的N个周期的第一类信号伪码均进行降采样处理，得到与本地伪码的码片个数相同的第二类信号伪码；其中，一个第一类信号伪码唯一对应L个第二类信号伪码，L为本地伪码的码片个数；
分别将各周期内的第二类信号伪码和本地伪码平均分为P个分段信号伪码；
分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加，得到N×P个第一累加值；
对相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行相干累加得到P个第一相干累加，对所述相邻周期内的所述各对应分段信号伪码的两个第一累加值中的一个第一累加值进行反向处理后与另一个第一累加值进行相干累加，得到P个第二相干累加，对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数；
将每一周期的初始比特跳变次数加上该周期相应的前一个周期的最终比特跳变次数作为该周期的最终比特跳变次数；
根据各周期的最终比特跳变次数，计算所有周期内对应分段的相干累加，得到P个分段的第二累加值；
对所述P个分段的第二累加值进行快速傅里叶变换，获取卫星信号的相关峰值与相关均值的比值，如果所述卫星信号的相关峰值与相关均值的比值处于预设的本地捕获门限值范围内，则捕获得到所述卫星信号。
较优地，所述对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数，包括：
确定P个第一相干累加中大于相应第二相干累加的第一相干累加的第一个数；
确定P个第一相干累加中不大于相应第二相干累加的第一相干累加的第二个数；
如果所述第一个数小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为1；
如果所述第一个数不小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为0。
较优地，所述根据各周期的最终比特跳变次数，计算所有周期内对应分段的相干累加，得到P个分段的第二累加值，包括：
根据计算公式
计算所有周期内对应分段的第二累加值；
其中，Ii表示所有周期的第i个分段的第二累加值，Ani表示第n周期的第i分段的第二类信号伪码的第一累加值，-1表示信号反向，an表示第n周期的最终比特跳变次数，i＝1、2、3……P，P为各周期的分段数，n＝1、2、3……N，N为周期的个数。
较优地，在所述分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加，得到N×P个第一累加值之后，所述方法还包括：
将各周期各分段信号伪码的第一累加值分别依次与本地伪码的各分段累加值进行非相干累加，并根据非相干累加结果获取信号伪码对应的卫星信号类型。
本发明实施例还提供了一种卫星信号捕获装置，所述装置包括：
降采样模块，用于对接收到的传输信号中的N个周期的第一类信号伪码均进行降采样处理，得到与本地伪码的码片个数相同的第二类信号伪码；其中，一个第一类信号伪码唯一对应L个第二类信号伪码，L为本地伪码的码片个数；
分段模块，用于分别将各周期内的第二类信号伪码和本地伪码平均分为P个分段信号伪码；
第一累加值生成模块，用于分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加，得到N×P个第一累加值；
初始比特跳变次数生成模块，用于对相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行相干累加得到P个第一相干累加，对所述相邻周期内的所述各对应分段信号伪码的两个第一累加值中的一个第一累加值进行反向处理后与另一个第一累加值进行相干累加，得到P个第二相干累加，对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数；
最终比特跳变次数生成模块，用于将每一周期的初始比特跳变次数加上该周期相应的前一个周期的最终比特跳变次数作为该周期的最终比特跳变次数；
第二累加值生成模块，用于根据各周期的最终比特跳变次数，计算所有周期内对应分段的相干累加，得到P个分段的第二累加值；
卫星信号捕获模块，用于对所述P个分段的第二累加值进行快速傅里叶变换，获取卫星信号的相关峰值与相关均值的比值，如果所述卫星信号的相关峰值与相关均值的比值处于预设的本地捕获门限值范围内，则捕获得到所述卫星信号。
较优地，所述初始比特跳变次数生成模块，包括：
第一个数生成单元，用于确定P个第一相干累加中大于相应第二相干累加的第一相干累加的第一个数；
第二个数生成单元，用于确定P个第一相干累加中不大于相应第二相干累加的第一相干累加的第二个数；
第一初始比特跳变次数判断单元，用于如果所述第一个数小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为1；
第二初始比特跳变次数判断单元，用于如果所述第一个数不小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为0。
较优地，所述第二累加值生成模块，具体用于根据计算公式
计算所有周期内对应分段的第二累加值；
其中，Ii表示所有周期的第i个分段的第二累加值，Ani表示第n周期的第i分段的第二类信号伪码的第一累加值，-1表示信号反向，an表示第n周期的最终比特跳变次数，i＝1、2、3……P，P为各周期的分段数，n＝1、2、3……N，N为周期的个数。
较优地，所述装置还包括：
卫星信号类型获取模块，用于将各周期各分段信号伪码的第一累加值分别依次与本地伪码的各分段累加值进行非相干累加，并根据非相干累加结果获取信号伪码对应的卫星信号类型。
本发明实施例提供的卫星信号捕获方法及装置，通过对各相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行同向累加和反向累加的比较，计算最终比特跳变次数，并根据最终比特跳变次数，使所有周期的第一类信号伪码的方向统一，避免了相反方向的传输信号在相干累加时产生的相互抵消的现象；同时，该方法适用于多个周期第一类信号伪码的卫星信号的捕获，增加了相干积分时间，提高了卫星信号的增益效果，能够捕获更低强度的卫星信号，提高了信号捕获的灵敏度。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的卫星信号捕获方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的卫星信号捕获装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，为本发明实施例提供的卫星信号捕获方法的流程图，所述方法包括：
S110，对接收到的传输信号中的N个周期的第一类信号伪码均进行降采样处理，得到与本地伪码的码片个数相同的第二类信号伪码；其中，一个第一类信号伪码唯一对应L个第二类信号伪码，L为本地伪码的码片个数。
具体地，传输信号中包括有N个周期的第一类信号伪码，其中，N为自然数。假设N＝3，则3个周期的第一类信号伪码可以为“000”、“010”或“110”等，“1”和“0”来分别表示相位相反的传输信号的波形，定义“1”为正向，“0”为反向。
进一步地，对上述N(令N＝3)个周期的第一类信号伪码均进行降采样处理，得到与本地伪码的码片个数相同的第二类信号伪码。假设本地伪码的码片个数L＝2046，则将3个周期的第一类信号伪码类型为“110”的信号伪码变成2046个“1”、2046个“1”和2046个“0”的第二类信号伪码的形式，每个第二类信号伪码的周期为第一类信号伪码周期的1/2046。
本实施例中，对第一周期的第一类信号伪码进行降采样后，在伪码时钟的作用下，依次移位，实现对多周期的第一类信号伪码进行降采样处理。优选地，对各周期进行降采样处理得到与本地伪码的码片个数相同的第二类信号伪码，以保证各周期的第二类信号伪码的码片移动速率与本地伪码的移动速率相同。
S120，分别将各周期内的第二类信号伪码和本地伪码平均分为P个分段信号伪码。
具体地，由于现有的本地伪码的码片个数通常为1023的整数倍，在对本地伪码平均分段时，为保证分段的平均性，分段数P应该是本地伪码码片个数的最下公约数的乘机。例如，1023的最小公约数为3、11、和31，则可以选取P为33或93等，P优选为93。
进一步地，在选定了分段数P后，根据确定的本地伪码的码片个数，可确定每一段的本地伪码的个数。例如，假设本地伪码的码片个数为2046，且平均分成93段，则每一段的码片个数X＝22。
进一步地，对N个周期中各周期的第二类信号伪码同样进行平均分成P段。值得注意的是，由于N个周期中各周期的第二类信号伪码已经降采样为与本地伪码的码片个数相同的数量，因此，平均分成P段后，每个周期中每一段的第二类信号伪码的个数与本地伪码中每一段的码片个数相同。
本实施例中，可利用码移位寄存器实现对各周期内的第二类信号伪码和本地伪码的分段操作。具体地，可同时存在P个码移位寄存器，且每个码移位寄存器寄存X个第一类信号伪码。
S130，分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加，得到N×P个第一累加值。
本实施例中，相干累加为带有相位的波函数的直接叠加，相应的非相干累加为对带有相位的波函数进行平方之后的叠加(此为现有技术)。由此可以看出，相干累加之后的结果可正可负，而非相干累加后的结果只能是正数。
举例而言，令每个周期的第二类信号伪码平均分成P段，依次定义为第一分段信号伪码、第二分段信号伪码、……第P分段信号伪码，分别对3个周期中的每个周期的第一分段信号伪码、第二分段信号伪码、……第P分段信号伪码进行所在分段内的相干累加。例如，对第一周期的第一分段信号伪码中的X个第二类信号伪码进行相干累加得到一个第一累加值，对第一周期的第二分段信号伪码中的X个第二类信号伪码进行相干累加得到第二个第一累加值，最终得到N×P个每个周期中每个分段的第一累加值。
S140，对相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行相干累加得到P个第一相干累加，对所述相邻周期内的所述各对应分段信号伪码的两个第一累加值中的一个第一累加值进行反向处理后与另一个第一累加值进行相干累加，得到P个第二相干累加，对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数。
本实施例中，对于N个周期的的信号伪码，第一周期和第二周期可作为相邻周期，第二周期和第三周期可作为相邻周期，在实际信号捕获中，由于时间的延展性，N可以认为无限大。
具体地，假设相邻周期为第一周期和第二周期，对应分段为第一周期中的P个分段与第二周期中的P个分段一一对应的分段。例如，第一周期的第一分段与第二周期的第一分段为对应分段，第一周期的第N分段与第二周期的第N分段为对应分段。
进一步地，根据上述计算得到N×P个每个周期中每个分段的第一累加值后，对相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行相干累加得到P个第一相干累加。例如，对第一周期的第一分段的第一累加值A11与第二周期的第一分段的第一累加值A21进行相干累加，得到第一相干累加A11+A21。
同时，根据上述计算得到N×P个每个周期中每个分段的第一累加值，对所述相邻周期内的所述各对应分段信号伪码的两个第一累加值中的一个第一累加值进行反向处理后与另一个第一累加值进行相干累加，得到P个第二相干累加。例如，第一周期的第一分段的第一累加值为A11，第二周期的第一分段的第一累加值A21反向后得到-A21，二者的叠加得到第二相干累加A11-A21。
进一步地，对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数。
具体地，可以包括如下细化步骤：
步骤一、确定P个第一相干累加中大于相应第二相干累加的第一相干累加的第一个数。
以第一周期与第二周期为例，由于A11和A21均为相干累加结果，二者的方向不一定相同，因此，第一相干累加A11+A21并不一定大于第二相干累加A11-A21。如果第一相干累加A11+A21大于第二相干累加A11-A21，说明A11和A21方向相同。如果第一相干累加A11+A21小于第二相干累加A11-A21，说明A11和A21方向相反。在本实施例中，不考虑第一相干累加A11+A21等于第二相干累加A11-A21的情况。
进一步地，根据上述原理，计算P个第一相干累加以及与其相应的P个第二相干累加，计算P个第一相干累加中大于相应第二相干累加的次数，该次数即为P个第一相干累加中大于相应第二相干累加的第一相干累加的第一个数。
步骤二、确定P个第一相干累加中不大于相应第二相干累加的第一相干累加的第二个数。
具体地，根据上述原理，计算P个第一相干累加中不大于相应第二相干累加的次数，该次数即为P个第一相干累加中不大于相应第二相干累加的第一相干累加的第二个数。在本实施例中，不考虑对应分段第一相干累加和第二相干累加相等的情况。
步骤三、如果所述第一个数小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为1。
具体地，假设将第一周期和第二周期均分成3段，第一相干累加A11+A21小于第二相干累加A11-A21，第一相干累加A12+A22小于第二相干累加A11-A21，第一相干累加A13+A23大于第二相干累加A13-A23。
由此可以看出，第一相干累加大于第二相干累加的次数为1次，第一相干累加小于第二相干累加的次数为2次，则定义第一周期和第二周期中的第一周期(相邻周期中的前一个周期)的初始比特跳变次数为1。
步骤四、如果所述第一个数不小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为0。
举例而言，假设将第一周期和第二周期均分成3段，第一相干累加A11+A21大于第二相干累加A11-A21，第一相干累加A12+A22大于第二相干累加A11-A21，第一相干累加A13+A23小于第二相干累加A13-A23。在本实施例中，第一相干累加大于第二相干累加的次数为2次，第一相干累加小于第二相干累加的次数为1次，则定义第一周期的初始比特跳变次数为0。
值得注意的是，如果第一个数和第二个数相等，则判断相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数亦为0。
S150，将每一周期的初始比特跳变次数加上该周期相应的前一个周期的最终比特跳变次数作为该周期的最终比特跳变次数。
在本实施例中，由于第一周期之前没有可计算用的周期，可假设第一周期之前为第零周期，且第零周期的最终比特跳变次数为0。
具体地，当第一周期的初始比特跳变次数为1时，初始比特跳变次数1加上第零周期的最终比特跳变次数0，得到第一周期的最终比特跳变次数为1。当第二周期的初始比特跳变次数为1时，初始比特跳变次数1加上第一周期的最终比特跳变次数1，得到第二周期的最终比特跳变次数为2。
S160，根据各周期的最终比特跳变次数，计算所有周期内对应分段的相干累加，得到P个分段的第二累加值。
本实施例中，计算所有周期内对应分段的相干累加是指对第一周期、第二周期、……、第N周期中各周期的第一分段进行相干累加得到第一分段的第二累加值；对第一周期、第二周期、……、第N周期中各周期的第二分段进行相干累加得到第二分段的第二累加值等。最终得到P个各对应分段的第二累加值。
具体地，可根据计算公式
计算所有周期内对应分段的第二累加值。
其中，Ii表示所有周期的第i个分段的第二累加值，Ani表示第n周期的第i分段的第二类信号伪码的第一累加值，-1表示信号反向，an表示第n周期的最终比特跳变次数，i＝1、2、3……P，P为各周期的分段数，n＝1、2、3……N，N为周期的个数。
进一步地，对上述公式进行展开，得到公式
其中，IP表示所有周期的第P个分段的第二累加值，ANP表示第N周期的第P分段的第二类信号伪码的第一累加值，aN表示第N周期的最终比特跳变次数。
在本实施例中，采用最终比特跳变次数是为了记录第一相干累加和第二相干累加的大小比较的具体情况，对各周期第一类信号伪码的方向进行详细准确的估计，判断相邻周期的第一类信号伪码的方向是否相反。如果相邻周期的第一类信号伪码的方向相反，此时最终比特跳变次数为奇数，即对其中一个进行反向，保证了相邻周期第一类信号伪码是同向的，进而保证所有周期第一类信号伪码均为同向，避免了由于传输信号的第一类信号伪码方向不统一，导致的相干累加时出现相互抵消的现象。
S170，对所述P个分段的第二累加值进行快速傅里叶变换，获取卫星信号的相关峰值与相关均值的比值，如果所述卫星信号的相关峰值与相关均值的比值处于预设的本地捕获门限值范围内，则捕获得到所述卫星信号。
具体地，对获得的P个分段的第二累加值进行M点快速傅里叶变换。其中，M为2的整数次幂，如果P小于M，则利用补零法，使P等于M(此为现有技术)。然后将时域上的信号伪码转换为频域上的信号伪码，获取频域上的卫星信号的相关峰值与相关均值的比值(此为现有技术)。
进一步地，将获取的相关峰值与相关均值的比值与预设的本地捕获门限值进行比对。例如，假设预设的本地捕获门限值为-130dB，如果获取的相关峰值与相关均值的比值为-135dB，则说明可以捕获较低强度的信号，该比值处于预设的本地捕获门限值的范围内，进而捕获得到卫星信号。
本发明实施例提供的卫星信号捕获方法，通过对各相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行同向累加和反向累加的比较，计算最终比特跳变次数，并根据最终比特跳变次数，使所有周期的第一类信号伪码的方向统一，避免了相反方向的传输信号在相干累加时产生的相互抵消的现象；同时，该方法适用于多个周期第一类信号伪码的卫星信号的捕获，增加了相干积分时间，提高了卫星信号的增益效果，能够捕获更低强度的卫星信号，提高了信号捕获的灵敏度。
进一步地，在所述对各周期各分段信号伪码分别进行部分相干累加，得到N×P个第一累加值之后，所述方法还包括：
将各周期各分段信号伪码的第一累加值分别依次与本地伪码的各分段累加值进行非相干累加，并根据非相干累加结果获取信号伪码对应的卫星信号类型。
具体地，本地伪码的各分段累加值为对本地伪码进行平均分成P段后，对每一分段中X个码片进行相干累加得到的累加值。定义本地伪码各分段累加值依次为A01、A02、……、A0P。
举例而言，对第一周期中第一分段、第二分段、……第P分段的第一累加值A11、A12、……、A1P分别依次与本地伪码各分段累加值A01、A02、……、A0P进行非相干累加，得到非相干累加结果。在本实施例中，由于不同的信号伪码之间具有正交性，正交的信号伪码的非相干累加结果几乎为0，则可根据非相干累加结果是否为0，判断要捕获的卫星信号是否与本地伪码相同。因此，可设置多个不同卫星信号的本地伪码，与要捕获的卫星信号进行非相干累加。如果非相干累加结果不为0，则判断卫星信号的类型为与其进行非相干累加的本地伪码对应的卫星信号的类型。
本实施例中，在码片计数器的作用下，可利用伪码移位控制器，控制码移位寄存器进行移动(此为现有技术)。具体地，如果计数器小于非相干累加次数与本地伪码长度的乘积，第一个码相位移位寄存器的第一个码片移动到第P个码相位移位寄存器的最后一个码片，此时进行非相干累加。若计数器等于非相干次数与本地伪码长度的乘积减去X，此时非相干累加将要完成，则每一个伪码移位寄存器的值都要移动到本身的最后一个。
值得注意的是，在对各周期中各分段的第一累加值与本地伪码各分段累加值进行非相干累加时，也可以按照分段顺序但非对应分段的第一累加值进行非相干累加。例如，可以将第一周期的第二分段的第一累加值与本地伪码的第一分段的第一累加值进行非相干累加；将第一周期的第三分段的第一累加值与本地伪码的第二分段的第二累加值进行非相干累加；将第一周期的第P分段的第一累加值与本地伪码的第P-1分段的第一累加值进行非相干累加；将第二周期的第一分段的第一累加值与本地伪码的第P分段的第一累加值进行非相干累加。
实施例二
如图2所述，为本发明实施例提供的卫星信号捕获装置的结构示意图，该装置用于执行上述图1所示的方法，其包括：
降采样模块210，用于对接收到的传输信号中的N个周期的第一类信号伪码均进行降采样处理，得到与本地伪码的码片个数相同的第二类信号伪码；其中，一个第一类信号伪码唯一对应L个第二类信号伪码，L为本地伪码的码片个数；
分段模块220，用于分别将各周期内的第二类信号伪码和本地伪码平均分为P个分段信号伪码；
第一累加值生成模块230，用于分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加，得到N×P个第一累加值；
初始比特跳变次数生成模块240，用于对相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行相干累加得到P个第一相干累加，对所述相邻周期内的所述各对应分段信号伪码的两个第一累加值中的一个第一累加值进行反向处理后与另一个第一累加值进行相干累加，得到P个第二相干累加，对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数；
最终比特跳变次数生成模块250，用于将每一周期的初始比特跳变次数加上该周期相应的前一个周期的最终比特跳变次数作为该周期的最终比特跳变次数；
第二累加值生成模块260，用于根据各周期的最终比特跳变次数，计算所有周期内对应分段的相干累加，得到P个分段的第二累加值；
卫星信号捕获模块270，用于对所述P个分段的第二累加值进行快速傅里叶变换，获取卫星信号的相关峰值与相关均值的比值，如果所述卫星信号的相关峰值与相关均值的比值处于预设的本地捕获门限值范围内，则捕获得到所述卫星信号。
本发明实施例提供的卫星信号捕获装置，通过对各相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行同向累加和反向累加的比较，计算最终比特跳变次数，并根据最终比特跳变次数，使所有周期的第一类信号伪码的方向统一，避免了相反方向的传输信号在相干累加时产生的相互抵消的现象；同时，该方法适用于多个周期第一类信号伪码的卫星信号的捕获，增加了相干积分时间，提高了卫星信号的增益效果，能够捕获更低强度的卫星信号，提高了信号捕获的灵敏度。
进一步地，所述初始比特跳变次数生成模块240具体包括：第一个数生成单元、第二个数生成单元、第一初始比特跳变次数判断单元和第二初始比特跳变次数判断单元(图中未示出)。
第一个数生成单元，用于确定P个第一相干累加中大于相应第二相干累加的第一相干累加的第一个数；
第二个数生成单元，用于确定P个第一相干累加中不大于相应第二相干累加的第一相干累加的第二个数；
第一初始比特跳变次数判断单元，用于如果所述第一个数小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为1；
第二初始比特跳变次数判断单元，用于如果所述第一个数不小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为0。
进一步地，所述第二累加值生成模块260，具体用于根据计算公式
计算所有周期内对应分段的第二累加值；
其中，Ii表示所有周期的第i个分段的第二累加值，Ani表示第n周期的第i分段的第二类信号伪码的第一累加值，-1表示信号反向，an表示第n周期的最终比特跳变次数，i＝1、2、3……P，P为各周期的分段数，n＝1、2、3……N，N为周期的个数。
优选地，所述装置还包括：
卫星信号类型获取模块(图中未示出)，用于将各周期各分段信号伪码的第一累加值分别依次与本地伪码的各分段累加值进行非相干累加，并根据非相干累加结果获取信号伪码对应的卫星信号类型。
本实施例提供的卫星信号捕获装置，在上述图2所示的装置的基础上，可进一步准确获取卫星信号的具体类型。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种卫星信号捕获方法，其特征在于，所述方法包括：
对接收到的传输信号中的N个周期的第一类信号伪码均进行降采样处理，得到与本地伪码的码片个数相同的第二类信号伪码；其中，一个第一类信号伪码唯一对应L个第二类信号伪码，L为本地伪码的码片个数；
分别将各周期内的第二类信号伪码和本地伪码平均分为P个分段信号伪码；
分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加，得到N×P个第一累加值；
对相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行相干累加得到P个第一相干累加，对所述相邻周期内的所述各对应分段信号伪码的两个第一累加值中的一个第一累加值进行反向处理后与另一个第一累加值进行相干累加，得到P个第二相干累加，对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数；
将每一周期的初始比特跳变次数加上该周期相应的前一个周期的最终比特跳变次数作为该周期的最终比特跳变次数；
根据各周期的最终比特跳变次数，计算所有周期内对应分段的相干累加，得到P个分段的第二累加值；
对所述P个分段的第二累加值进行快速傅里叶变换，获取卫星信号的相关峰值与相关均值的比值，如果所述卫星信号的相关峰值与相关均值的比值处于预设的本地捕获门限值范围内，则捕获得到所述卫星信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数，包括：
确定P个第一相干累加中大于相应第二相干累加的第一相干累加的第一个数；
确定P个第一相干累加中不大于相应第二相干累加的第一相干累加的第二个数；
如果所述第一个数小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为1；
如果所述第一个数不小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为0。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各周期的最终比特跳变次数，计算所有周期内对应分段的相干累加，得到P个分段的第二累加值，包括：
根据计算公式
<mrow> <msup> <mi>I</mi> <mi>i</mi> </msup> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>a</mi> <mi>n</mi> </msub> </msup> </mrow>
计算所有周期内对应分段的第二累加值；
其中，Ii表示所有周期的第i个分段的第二累加值，Ani表示第n周期的第i分段的第二类信号伪码的第一累加值，-1表示信号反向，an表示第n周期的最终比特跳变次数，i＝1、2、3……P，P为各周期的分段数，n＝1、2、3……N，N为周期的个数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加，得到N×P个第一累加值之后，所述方法还包括：
将各周期各分段信号伪码的第一累加值分别依次与本地伪码的各分段累加值进行非相干累加，并根据非相干累加结果获取信号伪码对应的卫星信号类型。
5.一种卫星信号捕获装置，其特征在于，所述装置包括：
降采样模块，用于对接收到的传输信号中的N个周期的第一类信号伪码均进行降采样处理，得到与本地伪码的码片个数相同的第二类信号伪码；其中，一个第一类信号伪码唯一对应L个第二类信号伪码，L为本地伪码的码片个数；
分段模块，用于分别将各周期内的第二类信号伪码和本地伪码平均分为P个分段信号伪码；
第一累加值生成模块，用于分别对各周期内的各分段信号伪码中的第二类信号伪码进行所在分段内的相干累加，得到N×P个第一累加值；
初始比特跳变次数生成模块，用于对相邻周期内的各对应分段信号伪码的两个第一累加值进行相干累加得到P个第一相干累加，对所述相邻周期内的所述各对应分段信号伪码的两个第一累加值中的一个第一累加值进行反向处理后与另一个第一累加值进行相干累加，得到P个第二相干累加，对所述P个第一相干累加与相应的第二相干累加进行比较，得到所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数；
最终比特跳变次数生成模块，用于将每一周期的初始比特跳变次数加上该周期相应的前一个周期的最终比特跳变次数作为该周期的最终比特跳变次数；
第二累加值生成模块，用于根据各周期的最终比特跳变次数，计算所有周期内对应分段的相干累加，得到P个分段的第二累加值；
卫星信号捕获模块，用于对所述P个分段的第二累加值进行快速傅里叶变换，获取卫星信号的相关峰值与相关均值的比值，如果所述卫星信号的相关峰值与相关均值的比值处于预设的本地捕获门限值范围内，则捕获得到所述卫星信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述初始比特跳变次数生成模块，包括：
第一个数生成单元，用于确定P个第一相干累加中大于相应第二相干累加的第一相干累加的第一个数；
第二个数生成单元，用于确定P个第一相干累加中不大于相应第二相干累加的第一相干累加的第二个数；
第一初始比特跳变次数判断单元，用于如果所述第一个数小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为1；
第二初始比特跳变次数判断单元，用于如果所述第一个数不小于所述第二个数，则判断所述相邻周期中的前一个周期的初始比特跳变次数为0。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二累加值生成模块，具体用于根据计算公式
<mrow> <msup> <mi>I</mi> <mi>i</mi> </msup> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>a</mi> <mi>n</mi> </msub> </msup> </mrow>
计算所有周期内对应分段的第二累加值；
其中，Ii表示所有周期的第i个分段的第二累加值，Ani表示第n周期的第i分段的第二类信号伪码的第一累加值，-1表示信号反向，an表示第n周期的最终比特跳变次数，i＝1、2、3……P，P为各周期的分段数，n＝1、2、3……N，N为周期的个数。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
卫星信号类型获取模块，用于将各周期各分段信号伪码的第一累加值分别依次与本地伪码的各分段累加值进行非相干累加，并根据非相干累加结果获取信号伪码对应的卫星信号类型。
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