CN109765580A - 一种降低gnss信号捕获计算量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，包括以下步骤：步骤(1)：基带信号经过ADC采样后，进入干扰检测和干扰消除模块；步骤(2)：滤除干扰的信号经过变频处理后，输入到信号预积分模块，本发明在对卫星信号捕获时，需要将接收信号与本地测距码作相关运算，通过计算相关峰的位置，推测出输入信号的码相位以及多普勒频偏，从而节省了捕获运算量，以及缩短了捕获时间。
Description
技术领域
本发明涉及导航定位领域，尤其在高精度高灵敏度数据处理领域。
背景技术
高精度高灵敏度定位现在广泛应用在各种测绘及载体导航领域。捕获算法的优化直接影响捕获时的功耗和捕获所耗费的时间。其中国外的厂家在这方面已经走到了前列，由于技术封锁和商业价值等原因，现在国内外厂家还没有把如何提高基带可靠性，运行效率，稳定性等方面的技术对外公开。通常来说，捕获相关运算的计算量与码片长度的平方成线性关系。对于北斗B1C信号，其码长是传统B1I信号的5倍，因此捕获计算量将是B1I信号的25倍。这对fpga提出了很高的要求。为此，需要研究一种新的信号处理方法，降低捕获时的运算量，缩短捕获时间，降低功耗。随着GNSS的发展，在轨卫星数量越来越多，如何快速捕获定位卫星，如何在有限资源下提高捕获的灵敏度越来越成为研究的热点。
发明内容
为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，旨在减小捕获时相干运算的计算量。在对卫星信号捕获时，需要将接收信号与本地测距码作相关运算，通过计算相关峰的位置，推测出输入信号的码相位以及多普勒频偏。本发明主要贡献是减小了相关运算的计算量。
本发明提供了一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，包括以下步骤：
步骤(1)：基带信号经过ADC采样后，进入干扰检测和干扰消除模块；
步骤(2)：滤除干扰的信号经过变频处理后，输入到信号预积分模块。
上述的方法，其中，所述步骤(1)中，干扰检测用于检测是否有单音干扰，并计算干扰频点。干扰消除模块将单音干扰滤除。
上述的方法，其中，所述步骤(2)中，信号依次经过预积分模块，降采样模块，相干/非相干积分模块，最终进行tong判决。
上述的方法，其中，信号预积分模块输入为实时信号采样率为R，输出速率为码率C的M倍。
上述的方法，其中，信号降采样时，先经过窗口长度为M的矩形窗口滤波器；最终输出M路速率为C的信号。
上述的方法，其中，分别对M路降采样后的信号作相干积分和非相干积分，得到捕获判决量，送入tong判决。
在上述的方法中，具体为：预积分：假设输入信号采样率为R，码片速率为C，捕获码片精度为1/M个码片，其中R不小于CM。首先将输入信号的采样率R降低为MC。可以通过一个数字NCO来完成降采样过程。在这个方法里，采样值在累加器中不断累加，NCO控制累加器的累加时长和清零时刻，累加器的输出为速率为MC的降采样信号；滤波：降采样输出信号通过一个长度为M，幅度为1/M的窗型滤波器；分路：将通过窗型滤波器的信号抽取后排成M路，分别进入相关运算模块。
本发明提供了一种降低GNSS信号捕获计算量的方法具有以下有益效果：本发明在对卫星信号捕获时，需要将接收信号与本地测距码作相关运算，通过计算相关峰的位置，推测出输入信号的码相位以及多普勒频偏，从而节省了捕获运算量，以及缩短了捕获时间。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1、图3为本发明中降采样降低捕获运算量的方法的示意图。NCO控制预积分模块，预积分输出信号速率为MC，经过滤波和分路后，输出信号为M路速率为C的信号。
图2为本发明中经过滤波后的信号序列依次输出到M个数据流中，M个数据流依次错开一个采样点的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1-图2所示，本发明提供的一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，包括，信号干扰检测，信号干扰消除，信号预积分，降采样，相干积分，tong判决。通过这种方法，可以降低捕获时间，减少捕获运算量，可有效提升板卡性能，降低功耗。具体为：基带信号经过ADC采样后，进入干扰检测和干扰消除模块。干扰检测用于检测是否有单音干扰，并计算干扰频点。干扰消除模块将单音干扰滤除。滤除干扰的信号经过变频处理后，输入到信号预积分模块。信号依次经过预积分模块，降采样模块，相干/非相干积分模块。最终进行tong判决；信号预积分模块输入为实时信号采样率为R，输出速率为码率C的M倍；信号降采样时，先经过窗口长度为M的矩形窗口滤波器。最终输出M路速率为C的信号；分别对M路降采样后的信号作相干积分和非相干积分，得到捕获判决量，送入tong判决。
参照图1-图2所示，为本发明一具体的实施方式，一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，具体包括：步骤1：假设输入信号采样率为R，码片速率为C，捕获码片精度为1/M个码片，其中R不小于CM。首先将输入信号的采样率R降低为MC。可以通过一个数字NCO来完成降采样过程。在这个方法里，采样值在累加器中不断累加，NCO控制累加器的累加时长和清零时刻，累加器的输出为速率为MC的降采样信号。NCO可以是一个Kbit的循环非负整数计数器，NCO累加值为R/MC*2K取整。
步骤2：滤波模块将模块输入信号做滤波，滤波器长度为M，系数可以配成1。此模块不改变数据的采样率，即输入输出采样率均为MC。
步骤3：将滤波后的信号分成M路。如图2所示，经过滤波后的信号序列依次输出到M个数据流中，M个数据流依次错开一个采样点。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：基带信号经过ADC采样后，进入干扰检测和干扰消除模块；
步骤(2)：滤除干扰的信号经过变频处理后，输入到信号预积分模块。
2.如权利要求1所述的一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，干扰检测用于检测是否有单音干扰，并计算干扰频点。干扰消除模块将单音干扰滤除。
3.如权利要求2所述的一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，信号依次经过预积分模块，降采样模块，相干/非相干积分模块，最终进行tong判决。
4.如权利要求3所述的一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，其特征在于，信号预积分模块输入为实时信号采样率为R，输出速率为码率C的M倍。
5.如权利要求4所述的一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，其特征在于，信号降采样时，先经过窗口长度为M的矩形窗口滤波器；最终输出M路速率为C的信号。
6.如权利要求5所述的一种降低GNSS信号捕获计算量的方法，其特征在于，分别对M路降采样后的信号作相干积分和非相干积分，得到捕获判决量，送入tong判决。
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