CN110114696B - 用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机 - Google Patents

用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机 Download PDF

Info

Publication number
CN110114696B
CN110114696B CN201680086582.7A CN201680086582A CN110114696B CN 110114696 B CN110114696 B CN 110114696B CN 201680086582 A CN201680086582 A CN 201680086582A CN 110114696 B CN110114696 B CN 110114696B
Authority
CN
China
Prior art keywords
code
data
stripping
milliseconds
compensation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680086582.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110114696A (zh
Inventor
请求不公布姓名
周显文
石岭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkmicro Technologies Inc
Original Assignee
Arkmicro Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arkmicro Technologies Inc filed Critical Arkmicro Technologies Inc
Publication of CN110114696A publication Critical patent/CN110114696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110114696B publication Critical patent/CN110114696B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/30—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related

Abstract

本发明公开了一种信号捕获方法，用于卫星导航系统的接收机。信号捕获方法包括：对中频信号采样后读取n毫秒数据进行载波剥离；对剥离载波后的数据进行NH码剥离；对剥离NH码后的1至n‑1毫秒数据做相干累加得到第一毫秒数据；利用NH补偿码对剥离NH码后的2至n毫秒数据进行NH码补偿并做相干累加得到第二毫秒数据；生成一毫秒本地测距码并对本地测距码做FFT及取共轭，所述结果与第一及第二毫秒数据的FFT结果相乘再取IFFT得到相关峰值；比较相关峰值与预设门限值大小以判断信号是否捕获成功。本发明还提供一种接收机。本发明实施方式的信号捕获方法和接收机先对接收到的数据剥离NH码再进行相干累加，消除NH码符号翻转的影响，提高了捕获精度。

Description

用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机
技术领域
本发明涉及卫星信号捕获技术，尤其涉及一种用于卫星导航系统的信号捕获方法和接收机。
背景技术
北斗卫星导航系统的接收机通常采用非相干积分或相干积分实现信号的捕获。对于高强度卫星信号来说，只进行非相干积分即可实现信号的捕获。对于弱卫星信号来说，需要进行多个测距码周期长度的信号的相干积分才能实现对卫星信号的捕获。由于北斗卫星导航系统的D1导航数据中调制了NH码，该NH码的码片宽度与测距码的周期均为1毫秒，使得单个测距码周期长度信号中可能存在NH码符号翻转。若直接对多个测距码周期长度信号进行相干积分，会导致积分结果变小即能量损失的问题。因此，若要对多个测距码周期长度信号进行相干积分，则必须解决NH码剥离的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种用于卫星导航系统的信号捕获方法和接收机。
本发明实施方式的信号捕获方法，用于卫星导航系统的接收机，所述信号捕获方法包括：
对中频信号进行采样以得到离散数据；
读取n毫秒所述离散数据，将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以得到剥离载波后的数据；
对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离以得到NH码剥离数据；
对1至n-1毫秒的所述NH码剥离数据做相干累加以得到第一毫秒数据；
利用NH码补偿码对2至n毫秒的所述剥离载波后的数据进行NH码补偿，并对补偿后的数据做相干累加以得到第二毫秒数据；
生成一毫秒本地测距码数据，对所述本地测距码数据做快速傅里叶变换并取共轭后，所得结果与所述第一毫秒数据和第二毫秒数据的快速傅里叶变换结果相乘再取快速傅里叶逆变换以得到相关峰值；
判断所述相关峰值与预设门限值的大小；
若所述相关峰值大于所述预设门限值则信号捕获成功，并输出当前的所述多普勒频率、码相位及NH码相位；和
若所述相关峰值小于所述预设门限值则信号捕获失败，继续进行信号捕获。
在某些实施方式中，所述卫星导航系统包括北斗卫星导航系统；或
所述卫星导航系统包括在导航电文中未加载二次编码的GNSS系统且所述信号捕获方法中的所述NH码和所述NH码补偿码的值均设为全零。
在某些实施方式中，所述读取n毫秒所述离散数据的起始位置与所述NH码的相位对应。
在某些实施方式中，当NH码相位逐次增加时，所述读取n毫秒所述离散数据中所述离散数据的读取间隔也相应逐次增加，每次增加的间隔时间为[1，10]内的任意一个整数数值，所述间隔时间的单位为毫秒。
在某些实施方式中，所述NH码补偿码为NH码前N位与NH码第2位至第N+1位的异或结果。
在某些实施方式中，所述对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离以得到NH码剥离数据中，所述NH码剥离原则为NH码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，NH码的当前位为1时对应的所述数据取反；所述NH码补偿码的补偿原则为所述NH码补偿码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码补偿码的当前位为1时对应的所述数据取反。
在某些实施方式中，所述继续进行信号捕获包括以下子步骤：
所述NH码相位加1，并判断是否完成20次所述NH码相位的搜索；和
若已完成20次所述NH码相位的搜索，则判断是否遍历所述多普勒频率的搜索范围，若已遍历则搜索过程结束，若未遍历则改变所述多普勒频率，加载所述NH码相位加1后的新数据并返回所述步骤将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以进入新一轮信号捕获，若未完成20次所述NH码相位的搜索，则加载所述NH码相位加1后的新数据，并返回所述步骤对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离，直至捕获成功或遍历所述多普勒频率的搜索范围后结束。
本发明实施方式的接收机，用于卫星导航系统，所述接收机包括采样模块、第一剥离模块、第二剥离模块、第一累加模块、第二累加模块、峰值计算模块、第一判断模块、输出模块、处理模块。所述采样模块用于对中频信号进行采样以得到离散数据；所述第一剥离模块用于读取n毫秒所述离散数据，将n毫秒所述离散数据数据与多普勒频率和载波中频相乘以得到剥离载波后的数据；所述第二剥离模块用于对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离以得到NH码剥离数据；所述第一累加模块用于对1至n-1毫秒的所述NH码剥离数据做相干累加以得到第一毫秒数据；所述第二累加模块用于利用NH码补偿码对2至n毫秒的所述剥离载波后的数据进行NH码补偿，并对补偿后的数据做相干累加以得到第二毫秒数据；所述峰值计算模块用于生成一毫秒本地测距码数据，对所述本地测距码数据做快速傅里叶变换并取共轭后，所得结果与所述第一毫秒数据和第二毫秒数据的快速傅里叶变换结果相乘再取快速傅里叶逆变换以得到相关峰值；所述第一判断模块用于判断所述相关峰值与预设门限值的大小；所述输出模块用于在所述相关峰值大于所述预设门限值即信号捕获成功时输出当前的所述多普勒频率、码相位及NH码相位；所述处理模块用于在所述相关峰值小于所述预设门限值即信号捕获失败时继续进行信号捕获。
在某些实施方式中，所述卫星导航系统包括北斗卫星导航系统；或
所述卫星导航系统包括在导航电文中未加载二次编码的GNSS系统且所述信号捕获方法中的所述NH码和所述NH码补偿码的值均设为全零。
在某些实施方式中，所述读取n毫秒所述离散数据的起始位置与所述NH码的相位对应。
在某些实施方式中，当NH码相位逐次增加时，所述读取n毫秒所述离散数据中所述离散数据的读取间隔也相应逐次增加，每次增加的间隔时间为[1，10]内的任意一个整数数值，所述间隔时间的单位为毫秒。
在某些实施方式中，所述NH码补偿码为NH码前N位与NH码第2位至第N+1位的异或结果。
在某些实施方式中，所述NH码剥离原则为所述NH码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码的当前位为1时对应的所述数据取反；所述NH码补偿码的补偿原则为所述NH码补偿码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码补偿码的当前位为1时对应的所述数据取反。
在某些实施方式中，处理模块包括第二判断模块和遍历模块。所述第二判断模块用于将所述NH码相位加1，并判断是否完成20次所述NH码相位的搜索；所述遍历模块用于在已完成20次所述NH码相位的搜索的情况下，判断是否遍历所述多普勒频率的搜索范围，若已遍历则搜索过程结束，若未遍历则改变所述多普勒频率，加载所述NH码相位加1后的新数据并返回所述步骤将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以进入新一轮信号捕获，在未完成20次所述NH码相位的搜索的情况下，加载所述NH码相位加1后的新数据，并返回所述步骤对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离，直至捕获成功或遍历所述多普勒频率的搜索范围后结束。
本发明实施方式的信号捕获方法和接收机在弱信号环境下，对接收到的信号进行多个测距码周期的相干累加，适当增长相干累加时间以加强信号强度，有利于信号的精确捕获。此外，在对接收到的信号进行相干累加前先进行NH码剥离，消除了相干累加过程中NH码符号翻转带来的累加结果不准确的问题，进一步提高信号的捕获精度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的信号捕获方法的流程示意图；
图2是本发明实施方式的接收机的功能模块示意图；
图3是本发明实施方式的信号捕获方法的数据处理流程图；
图4是本发明实施方式的NH码相位对应读取数据所述的时间的示意图；
图5是本发明实施方式的NH码补偿码生成方法的示意图；
图6是本发明实施方式的信号捕获方法的另一流程示意图；
图7是本发明实施方式的接收机的另一功能模块示意图；
图8是本发明实施方式的NH码相位与多普勒频率的切换逻辑示意图。
主要元件及符号说明：
接收机10、采样模块11、第一剥离模块12、第二剥离模块13、第一累加模块14、第二累加模块15、峰值计算模块16、第一判断模块17、输出模块18、处理模块19、第二判断模块191、遍历模块192。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1，本发明实施方式的信号捕获方法，用于卫星导航系统的接收机，所述信号捕获方法包括：
S11：对中频信号进行采样以得到离散数据；
S12：读取n毫秒所述离散数据，将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以得到剥离载波后的数据；
S13：对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离以得到NH码剥离数据；
S14：对1至n-1毫秒的所述NH码剥离数据做相干累加以得到第一毫秒数据；
S15：利用NH码补偿码对2至n毫秒的所述剥离载波后的数据进行NH码补偿，并对补偿后的数据做相干累加以得到第二毫秒数据；
S16：生成一毫秒本地测距码数据，对所述本地测距码数据做快速傅里叶变换并取共轭后，所得结果与所述第一毫秒数据和第二毫秒数据的快速傅里叶变换结果相乘再取快速傅里叶逆变换以得到相关峰值；
S17：判断所述相关峰值与预设门限值的大小；
S18：若所述相关峰值大于所述预设门限值则信号捕获成功，并输出当前的所述多普勒频率、码相位及NH码相位；和
S19：若所述相关峰值小于所述预设门限值则信号捕获失败，继续进行信号捕获。
请参阅图2，本发明实施方式的信号捕获方法可以由本发明实施方式的接收机10实现。
接收机10包括采样模块11、第一剥离模块12、第二剥离模块13、第一累加模块14、第二累加模块15、峰值计算模块16、第一判断模块17、输出模块18及处理模块19。步骤S11可以由采样模块11实现，步骤S12可以由第一剥离模块12实现，步骤S13可以由第二剥离模块13实现，步骤S14可以由第一累加模块14实现，步骤S15可以由第二累加模块15实现，步骤S16可以由峰值计算模块16实现，步骤S17可以由第一判断模块17实现，步骤S18可以由输出模块18实现，步骤S19可以由处理模块19实现。
也即是说，采样模块11用于对中频信号进行采样以得到离散数据；第一剥离模块12用于读取n毫秒所述离散数据，将n毫秒所述离散数据数据与多普勒频率和载波中频相乘以得到剥离载波后的数据；第二剥离模块13用于对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离以得到NH码剥离数据；第一累加模块14用于对1至n-1毫秒的所述NH码剥离数据做相干累加以得到第一毫秒数据；第二累加模块15用于利用NH码补偿码对2至n毫秒的所述剥离载波后的数据进行NH码补偿，并对补偿后的数据做相干累加以得到第二毫秒数据；峰值计算模块16用于生成一毫秒本地测距码数据，对所述本地测距码数据做快速傅里叶变换并取共轭后，所得结果与所述第一毫秒数据和第二毫秒数据的快速傅里叶变换结果相乘再取快速傅里叶逆变换以得到相关峰值；第一判断模块17用于判断所述相关峰值与预设门限值的大小；输出模块18用于在所述相关峰值大于所述预设门限值即信号捕获成功时输出当前的所述多普勒频率、码相位及NH码相位；处理模块19用于在所述相关峰值小于所述预设门限值即信号捕获失败时继续进行信号捕获。
具体地，请参阅图3，含D1导航电文的导航数据经采样频率采样后将数据存储在存储器中。从存储器中读取采样后的数据并与多普勒频率及载波中频混频相乘以剥离载波。其中，存储的数据的大小与相干累加的时间呈正相关。也即是说，相干累加的时间越长，所需存储的数据越大。在本发明的具体实施例中，采样并存储的数据大小为30毫秒。
如此，将接收信号下变频到基带，得到调制在载波上的信息。
对剥离载波后的数据进行NH码的剥离，并选取1至9毫秒的数据进行相干累加作为第一毫秒数据，选取2至10毫秒的数据先做NH码补偿，再进行相干累加得到第二毫秒数据。
如此，对剥离NH码后的数据进行相干累加可以消除NH码的符号翻转导致的累加结果变小以致信号强度无法得到有效加强的问题，提高信号的捕获精度。
在本发明的具体实施例中，n的取值为10，也即是说，数据的相干累加时间为1至9毫秒即9毫秒的相干累加时间。可以理解，在弱信号环境下，需要对多个测距码周期长度的信号进行处理即加长相干累加的时间，从而得到较大的相干增益结果以提高卫星信号捕获的几率。但相干累加时间不能无限加长，因为相干累加时间越长，相干累加的频率误差也会随之增大，如此会增大信号检测的漏警率并降低信号捕获的灵敏度。因此，本发明实施方式中的相干累加时间为9毫秒。需要说明的是，在其他实施方式中，n的取值可为2至20毫秒中任一毫秒数值。
利用PRN生成器生成一毫秒本地码数据，并对本地码数据做FFT及取共轭，所得结果再与第一毫秒数据和第二毫秒数据的FFT结果相乘，相乘后的结果再做IFFT即可得到相关峰值。
可以理解，相干累加后的数据通过FFT和IFFT等操作，所得结果等效于各个码相位的数据与本地码即测距码进行相关运算后的结果。由于测距码具有良好的自相关性和互相关性，也即是说仅当数据码相位与本地码码相位对齐时进行的相关运算，才能得到最高的相关峰值。如此，经过峰值计算模块16的运算之后，即可得到一个最高的相关峰值。获得最高相关峰值有利于步骤S17中与预设门限值的判决，相关峰值较大的情况下，信号捕获成功的几率越高。
检测相关峰值与预设门限值的大小，从而在信号捕获成功时即可获取到多普勒频率、码相位及NH码相位。
可以理解，一个导航数据持续时间为20毫秒，期间包含有20个周期的测距码、周期为20毫秒的NH码及导航电文，且测距码的起始位置、NH的初始相位与导航电文的初始位置都对齐，NH码的第20位的结束位置与导航电文的结束位置对齐，因此，信号捕获成功时，由于NH码的相位是已知的，且NH码的起始位置和导航电文的起始位置相同，NH码的结束位置与导航电文的结束位置相同，如此，能够获得此时的多普勒频率、数据码即导航电文的码相位及NH码相位信息，并能够确定导航比特的边界。
在某些实施方式中，所述卫星导航系统包括北斗卫星导航系统；或所述卫星导航系统包括在导航电文中未加载二次编码的GNSS系统且所述信号捕获方法中的所述NH码和所述NH码补偿码的值均设为全零。
可以理解，北斗卫星导航系统的导航数据调制了NH码，在弱信号环境下要利用相干累加方法捕获导航数据，必须剥离NH码，从而避免NH码符号翻转引起的能量损失的问题。而在导航电文中未加载二次编码的GNSS系统的导航数据未调制有NH码，因此可以在一定的时间内直接进行相干累加而无需考虑NH码的符号翻转的问题。将NH码和NH码补偿码均设置为全零，在进行NH码剥离及NH码补偿时不会对导航数据产生影响。其中，在导航电文中未加载二次编码的GNSS系统包括GPS卫星导航系统、格洛纳斯卫星导航系统等。
在某些实施方式中，所述读取n毫秒所述离散数据的起始位置与所述NH码的相位对应。
可以理解，在导航数据中，测距码的周期为1毫秒，NH码的周期为20毫秒，NH码的每一位数据的码片宽度为1毫秒。第一剥离模块12需多次读取存储在存储器中的10毫秒离散数据，第一次以NH码的第一位为起始位置进行读取，第二次以NH码的第二位为起始位置进行读取，以此类推。如此，根据NH码的相位进行数据读取，当捕获到卫星信号时，由于NH码的周期为20毫秒，因此，当遍历20次后，如果信号存在，则总有一次可以将NH码对齐剥离。如此，也可根据当前的NH码相位可以确定导航电文比特边界所在的位置，可以选择在比特边界启动跟踪，加快电文解调速度。
请参阅图4，在某些实施方式中，当NH码相位逐次增加时，所述读取n毫秒所述离散数据中所述离散数据的读取间隔也相应逐次增加，每次增加的间隔时间为[1，10]内的任意一个整数数值，所述间隔时间的单位为毫秒。
可以理解，由于读取n毫秒数据的起始由NH码的相位决定，因此，当NH码相位增加时，读取数据取的起始位置也要相应增加，每次增加的时间间隔可为自然数1至10内的任意一个整数数值，且时间间隔的单位为毫秒。优选地，在本发明的具体实施例中，每次增加的时间间隔为1毫秒。如图4中所示，NH码相位为0时，读取1至10毫秒的数据，NH码相位为1时读取2至11毫秒的数据，以此类推，直至NH码相位增加至19时，读取20至29毫秒的数据。如此，共进行20次数据的读取，每次NH码相位增加1，数据的读取起始位置也相应增加1毫秒。
请参阅图5，在某些实施方式中，所述NH码补偿码为NH码前N位与NH码第2位至第N+1位的异或结果。
可以理解，已知NH码的数值为0x72B20，转换为二进制数据即为01110010101100100000，对0x72B20按位异或后即可得到NH码补偿码。利用2至10毫秒的NH码补偿码100101111对2至10毫秒的数据进行NH码补偿后再对2至10毫秒的数据进行相干累加，等效于直接对2至10毫秒的数据进行NH码剥离再进行相干累加，如此，可以节省处理时间和硬件资源。
在某些实施方式中，所述NH码剥离原则为所述NH码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码的当前位为1时对应的所述数据取反；所述NH码补偿码的补偿原则为所述NH码补偿码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码补偿码的当前位为1时对应的所述数据取反。
可以理解，由于导航数据调制了NH码，因此，在NH码的当前位为1时采集到的数据会发生符号翻转。为了消除NH码的符号翻转对相干累加的影响，在对剥离载波后的数据进行NH码剥离时，在NH码的当前位为0时保持对应的数据不变，而在NH码为1时对对应的数据取反相当于对一次符号翻转后的数据进行二次符号翻转，如此，可消除符号翻转对相干累加的影响。同样地，在对2至n-1毫秒的数据进行补偿时，当NH码补偿码的当前位为0时保持对应的数据不变，当NH码补偿码的当前位为1时对应的数据取反以消除符号翻转对相干累加的影响。
请参阅图6，在某些实施方式中，所述继续进行信号捕获包括以下子步骤：
S191：所述NH码相位加1，并判断是否完成20次所述NH码相位的搜索；和
S192：若已完成20次所述NH码相位的搜索，则判断是否遍历所述多普勒频率的搜索范围，若已遍历则搜索过程结束，若未遍历则改变所述多普勒频率，加载所述NH码相位加1后的新数据并返回所述步骤将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以进入新一轮信号捕获，若未完成20次所述NH码相位的搜索，则加载所述NH码相位加1后的新数据，并返回所述步骤对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离，直至捕获成功或遍历所述多普勒频率的搜索范围后结束。
请参阅图7，处理模块19包括第二判断模块191和遍历模块192。步骤S191可以由第二判断模块191实现，步骤S192可以由遍历模块192实现。
也即是说，第二判断模块191用于将所述NH码相位加1，并判断是否完成20次所述NH码相位的搜索；遍历模块192用于在已完成20次所述NH码相位的搜索的情况下，判断是否遍历所述多普勒频率的搜索范围，若已遍历则搜索过程结束，若未遍历则改变所述多普勒频率，加载所述NH码相位加1后的新数据并返回所述步骤将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以进入新一轮信号捕获，在未完成20次所述NH码相位的搜索的情况下，加载所述NH码相位加1后的新数据，并返回所述步骤对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离，直至捕获成功或遍历所述多普勒频率的搜索范围后结束。
具体地，请参阅图8，在相关峰值小于预设门限值即信号捕获失败的情况下，接收机10要判断是否遍历20个NH码相位及所有的多普勒频率搜索范围，因为卫星导航系统的接收机10的信号捕获是在20个NH码相位以及±5KHz的多普勒频率搜索范围内进行信号搜索的。因此，在对应某一个NH码相位及多普勒频率处的信号捕获失败，则需要改变NH码相位及多普勒频率的值继续进行信号搜索，直到信号捕获成功或遍历所有的NH码相位及多普勒频率搜索范围后结束。如此，可以避免信号捕获过程中的遗漏问题，提高信号捕获几率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种信号捕获方法，用于卫星导航系统的接收机，其特征在于，所述信号捕获方法包括：
对中频信号进行采样以得到离散数据；
读取n毫秒所述离散数据，将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以得到剥离载波后的数据；
对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离以得到NH码剥离数据；
对1至n-1毫秒的所述NH码剥离数据做相干累加以得到第一毫秒数据；
利用NH码补偿码对2至n毫秒的所述剥离载波后的数据进行NH码补偿，并对补偿后的数据做相干累加以得到第二毫秒数据；
生成一毫秒本地测距码数据，对所述本地测距码数据做快速傅里叶变换并取共轭后，所得结果与所述第一毫秒数据和第二毫秒数据的快速傅里叶变换结果相乘再取快速傅里叶逆变换以得到相关峰值；
判断所述相关峰值与预设门限值的大小；
若所述相关峰值大于所述预设门限值则信号捕获成功，并输出当前的所述多普勒频率、码相位及NH码相位；和
若所述相关峰值小于所述预设门限值则信号捕获失败，继续进行信号捕获。
2.如权利要求1所述的信号捕获方法，其特征在于，所述卫星导航系统包括北斗卫星导航系统；或
所述卫星导航系统包括在导航电文中未加载二次编码的GNSS系统且所述信号捕获方法中的所述NH码和所述NH码补偿码的值均设为全零。
3.如权利要求1所述的信号捕获方法，其特征在于，所述读取n毫秒所述离散数据的起始位置与所述NH码的相位对应。
4.如权利要求1所述的信号捕获方法，其特征在于，当NH码相位逐次增加时，所述读取n毫秒所述离散数据中所述离散数据的读取间隔也相应逐次增加，每次增加的间隔时间为[1，10]内的任意一个整数数值，所述间隔时间的单位为毫秒。
5.如权利要求1所述的信号捕获方法，其特征在于，所述NH码补偿码为NH码前N 位与NH码第2位至第N+1位的异或结果。
6.如权利要求1所述的信号捕获方法，其特征在于，所述NH码剥离原则为所述NH码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码的当前位为1时对应的所述数据取反；所述NH码补偿码的补偿原则为所述NH码补偿码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码补偿码的当前位为1时对应的所述数据取反。
7.如权利要求1所述的信号捕获方法，其特征在于，所述继续进行信号捕获包括以下子步骤：
所述NH码相位加1，并判断是否完成20次所述NH码相位的搜索；和
若已完成20次所述NH码相位的搜索，则判断是否遍历所述多普勒频率的搜索范围，若已遍历则搜索过程结束，若未遍历则改变所述多普勒频率，加载所述NH码相位加1后的新数据并返回所述步骤将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以进入新一轮信号捕获，若未完成20次所述NH码相位的搜索，则加载所述NH码相位加1后的新数据，并返回所述步骤对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离，直至捕获成功或遍历所述多普勒频率的搜索范围后结束。
8.一种接收机，用于卫星导航系统，其特征在于，所述接收机包括：
采样模块，所述采样模块用于对中频信号进行采样以得到离散数据；
第一剥离模块，所述第一剥离模块用于读取n毫秒所述离散数据，将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以得到剥离载波后的数据；
第二剥离模块，所述第二剥离模块用于对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离以得到NH码剥离数据；
第一累加模块，所述第一累加模块用于对1至n-1毫秒的所述NH码剥离数据做相干累加以得到第一毫秒数据；
第二累加模块，所述第二累加模块用于利用NH码补偿码对2至n毫秒的所述剥离载波后的数据进行NH码补偿，并对补偿后的数据做相干累加以得到第二毫秒数据；
峰值计算模块，所述峰值计算模块用于生成一毫秒本地测距码数据，对所述本地测距码数据做快速傅里叶变换并取共轭后，所得结果与所述第一毫秒数据和第二毫秒数据的快速傅里叶变换结果相乘再取快速傅里叶逆变换以得到相关峰值；
第一判断模块，所述第一判断模块用于判断所述相关峰值与预设门限值的大小；
输出模块，所述输出模块用于在所述相关峰值大于所述预设门限值即信号捕获成功时输出当前的所述多普勒频率、码相位及NH码相位；和
处理模块，所述处理模块用于在所述相关峰值小于所述预设门限值即信号捕获失败时继续进行信号捕获。
9.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，所述卫星导航系统包括北斗卫星导航系统；或
所述卫星导航系统包括在导航电文中未加载二次编码的GNSS系统且信号捕获方法中的所述NH码和所述NH码补偿码的值均设为全零。
10.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，所述读取n毫秒所述离散数据的起始位置与所述NH码的相位相对应。
11.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，当NH码相位逐次增加时，所述读取n毫秒所述离散数据中所述离散数据的读取间隔也相应逐次增加，每次增加的间隔时间为[1，10]内的任意一个整数数值，所述间隔时间的单位为毫秒。
12.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，所述NH码补偿码为NH码前N位与NH码第2位至第N+1位的异或结果。
13.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，所述NH码剥离原则为所述NH码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码的当前位为1时对应的所述数据取反；所述NH码补偿码的补偿原则为所述NH码补偿码的当前位为0时对应的所述数据保持不变，所述NH码补偿码的当前位为1时对应的所述数据取反。
14.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，所述处理模块包括：
第二判断模块，所述第二判断模块用于将所述NH码相位加1，并判断是否完成20次所述NH码相位的搜索；和
遍历模块，所述遍历模块用于在已完成20次所述NH码相位的搜索的情况下，判断是否遍历所述多普勒频率的搜索范围，若已遍历则搜索过程结束，若未遍历则改变所述多普勒频率，加载所述NH码相位加1后的新数据并返回所述步骤将n毫秒所述离散数据与多普勒频率和载波中频相乘以进入新一轮信号捕获，在未完成20次所述NH码相位的搜索的情况下，加载所述NH码相位加1后的新数据，并返回所述步骤对所述剥离载波后的数据进行NH码剥离，直至捕获成功或遍历所述多普勒频率的搜索范围后结束。
CN201680086582.7A 2016-12-15 2016-12-15 用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机 Active CN110114696B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2016/110148 WO2018107441A1 (zh) 2016-12-15 2016-12-15 用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110114696A CN110114696A (zh) 2019-08-09
CN110114696B true CN110114696B (zh) 2023-01-13

Family

ID=62557895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680086582.7A Active CN110114696B (zh) 2016-12-15 2016-12-15 用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110114696B (zh)
WO (1) WO2018107441A1 (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683181A (zh) * 2019-02-28 2019-04-26 西安微电子技术研究所 一种gps卫星信号捕获方法及系统
CN111756432B (zh) * 2019-03-28 2022-03-11 广州海格通信集团股份有限公司 频率选择方法、装置、设备和存储介质
CN110456393A (zh) * 2019-08-21 2019-11-15 四川航天系统工程研究所 北斗弱信号快速捕获方法
CN110895342A (zh) * 2019-09-16 2020-03-20 上海航天控制技术研究所 一种多路码相位分段并行相关累积的快速捕获方法
CN112817016A (zh) * 2019-11-18 2021-05-18 南开大学 基于变长数据累加的北斗b1i信号捕获方法
CN110927752A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 北京无线电计量测试研究所 高速率卫星双向时间比对信号解调方法及系统
CN111308519B (zh) * 2020-03-20 2023-10-31 湖南国科微电子股份有限公司 导航卫星捕获方法、装置、设备及介质
CN111538054B (zh) * 2020-05-20 2022-06-10 南京大鱼半导体有限公司 确定卫星有效性的方法、装置、存储介质及接收机
CN111694027B (zh) * 2020-06-04 2023-08-22 长沙北斗产业安全技术研究院股份有限公司 超大动态扩频信号捕获方法与装置
CN112034496B (zh) * 2020-08-17 2023-12-15 南京航空航天大学 一种基于并行fft的快速精频捕获方法
CN112068164B (zh) * 2020-09-15 2023-08-22 湖南国科微电子股份有限公司 导航卫星捕获方法、装置、卫星导航接收机及存储介质
CN113009524B (zh) * 2021-02-22 2023-09-29 浙江理工大学 长时间相干积分捕获的导航电文比特翻转估计方法及系统
CN113109847B (zh) * 2021-03-04 2023-08-01 北京北方联星科技有限公司 一种降低存储空间消耗的卫星导航信号捕获方法
US11550063B2 (en) * 2021-04-30 2023-01-10 Samsung Electronics Co., Ltd Method and apparatus for synchronizing with global navigation satellite system
CN113612500B (zh) * 2021-06-28 2022-10-21 西安空间无线电技术研究所 一种大动态、强干扰条件下扩跳频信号的快速捕获方法及系统
CN114280641A (zh) * 2021-12-28 2022-04-05 上海恒岳智能交通科技有限公司 一种北斗卫星接收信号的数据块预处理方法及系统
CN114553656B (zh) * 2022-02-21 2023-07-28 西安电子科技大学 基于不等长双块补零算法的弱信号捕获方法
CN115499036B (zh) * 2022-11-14 2023-02-24 北京航空航天大学合肥创新研究院(北京航空航天大学合肥研究生院) 宽带扩频信号并行捕获方法及存储介质
CN116347329B (zh) * 2022-12-16 2024-03-29 中交星宇科技有限公司 定位信号捕获方法及装置、计算设备及计算机存储介质
CN115657093B (zh) * 2022-12-29 2023-03-31 成都奇芯微电子有限公司 基于捕获数据存储的方法
CN116582155B (zh) * 2023-05-26 2024-03-12 北京航天长征飞行器研究所 基于直扩的能量积累策略跳频信号捕获方法
CN116794691B (zh) * 2023-08-25 2023-11-07 长沙金维信息技术有限公司 一种导航信号捕获系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101520505A (zh) * 2009-03-27 2009-09-02 哈尔滨工业大学 全球卫星导航系统弱信号下的自适应相干累积联合捕获方法
CN101846746A (zh) * 2010-03-24 2010-09-29 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种基于gnss-r技术的载波相位测高装置及其方法
CN103645483A (zh) * 2013-12-09 2014-03-19 西安电子科技大学昆山创新研究院 一种弱信号环境下北斗信号捕获方法
EP2811320A1 (en) * 2013-06-05 2014-12-10 Astrium Limited Receiver and method for direct sequence spread spectrum signals
CN104483684A (zh) * 2015-01-05 2015-04-01 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种快速捕获北斗d1卫星导航系统弱信号的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7994977B2 (en) * 2008-12-02 2011-08-09 Sirf Technology Inc. Method and apparatus for a GPS receiver capable or reception of GPS signals and binary offset carrier signals
CN103499825B (zh) * 2013-09-24 2015-05-27 航天恒星科技有限公司 一种高轨航天器bds弱信号快速捕获方法
CN104765048B (zh) * 2015-04-02 2017-04-12 西安电子科技大学 一种高灵敏度北斗卫星b1i信号捕获方法
CN104898136A (zh) * 2015-05-19 2015-09-09 厦门大学 一种北斗二代卫星b1信号的捕获方法及其系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101520505A (zh) * 2009-03-27 2009-09-02 哈尔滨工业大学 全球卫星导航系统弱信号下的自适应相干累积联合捕获方法
CN101846746A (zh) * 2010-03-24 2010-09-29 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种基于gnss-r技术的载波相位测高装置及其方法
EP2811320A1 (en) * 2013-06-05 2014-12-10 Astrium Limited Receiver and method for direct sequence spread spectrum signals
CN103645483A (zh) * 2013-12-09 2014-03-19 西安电子科技大学昆山创新研究院 一种弱信号环境下北斗信号捕获方法
CN104483684A (zh) * 2015-01-05 2015-04-01 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种快速捕获北斗d1卫星导航系统弱信号的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Characterization of GNSS signal parameters under ionosphere scintillation conditions using software-based tracking algorithms;Lei Zhang et_al;《IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium》;20100708;第264-275页 *
北斗B1I信号的捕获算法;王丽黎等;《计算机系统应用》;20160331;第25卷(第3期);第194-198页 *
北斗二号B1信号捕获方法研究;袁先举等;《电视技术》;20151209;第39卷(第21期);第69-72、81页 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018107441A1 (zh) 2018-06-21
CN110114696A (zh) 2019-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110114696B (zh) 用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机
US7042930B2 (en) Spread spectrum bit boundary correlation search acquisition system
US10884135B2 (en) Methods, devices and receivers for satellite signal acquisition
US7982668B2 (en) Method for processing combined navigation signals
CN110045397B (zh) 一种基于fpga的l5信号捕获方法及装置
US20150204981A1 (en) Signal processing method for ultra-fast acquisition and tracking of severely attenuated spread spectrum signals with doppler frequency and apparatus thereof
KR101194211B1 (ko) 위성 위치확인 시스템 신호를 프로세싱하는 방법 및 장치
CN104459734A (zh) 基于nh码元跳变检测的北斗卫星导航信号捕获方法
CN105005057A (zh) 一种北斗导航系统d1导航电文的捕获方法
CN107888230B (zh) 应用于弱信号环境的多相相干积分捕获方法
WO2011028928A1 (en) Energy domain based peak reconstruction methods and apparatuses
US7995682B2 (en) Method and apparatus for performing signal processing using historical correlation data
CN108627863B (zh) 基于dft的gnss导航电文数据解调方法、装置及gnss接收终端
CN110958035A (zh) 一种基于三角包络拟合的频率二次捕获装置及方法
CN112764063A (zh) 一种实现捕获处理的方法及接收机
CN108226967B (zh) Gnss信号跟踪方法及装置
JP5005446B2 (ja) 自立型高感度衛星信号受信機
CN112887252A (zh) 一种导航系统信号同步方法、装置、设备及介质
Wu et al. A block zero-padding method based on DCFT for L1 parameter estimations in weak signal and high dynamic environments
Nezhadshahbodaghi et al. A new method to extend differential integration for weak GPS signal acquisition
Albuquerque et al. Time-effective GPS time domain signal Acquisition Algorithm
US8767891B2 (en) Reception signal integrating method and receiver
BR112013006724B1 (pt) Aparelho, conjunto de circuitos integrados ou chips, dispositivo de posicionamento, método, e, meio de armazenamento
CN111708058B (zh) 信号捕获方法和装置
CN101206256B (zh) 一种gps接收机信号非相干积分的数据处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant