CN111060938A - B1c信号处理模块、方法及导航模块 - Google Patents

B1c信号处理模块、方法及导航模块 Download PDF

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CN111060938A CN201811211352.6A CN201811211352A CN111060938A CN 111060938 A CN111060938 A CN 111060938A CN 201811211352 A CN201811211352 A CN 201811211352A CN 111060938 A CN111060938 A CN 111060938A
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Abstract

本发明公开了一种B1C信号处理模块、方法及导航模块。B1C信号处理模块通过对B1C信号的导频分量进行载波调制，可以解决导航电文数据跳变限制加长相干积分时间的问题，从而可以提高更高的跟踪灵敏度。

Description

B1C信号处理模块、方法及导航模块
技术领域
本发明设计卫星导航技术领域，更具体地，涉及B1C信号处理模块、方法及导航模块
背景技术
BDS B1C信号的复包络可以表示为：SB1C(t)＝SB1C_data(t)+jSB1C_pilot(t)
其中，SB1C(t)是BDS B1C信号，SB1C_data(t)是数据分量，由导航电文数据DB1C_data(t)和测距码CB1C_data(t)经子载波scB1C_data(t)调制产生，采用正弦BOC(1,1)调制方式；SB1C_pilot(t)是导频分量，由测距码CB1C_pilot(t)经子载波scB1C_pilot(t)调制产生。
数据分量的数学表达式：
Figure BDA0001832523400000011
导频分量的数学表达式：
Figure BDA0001832523400000012
CB1C_data(t)的速率为1.023MHz，码长为10230，周期为10ms；DB1C_data(t)的速率为100KHz，周期为10ms；CB1C_pilot(t)的速率为1.023MHz，码长为10230，周期为10ms。
由于在现有技术中，接收机的跟踪灵敏度较低，因此需要改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能提高接收机跟踪灵敏度的B1C信号处理模块。
根据本发明实施例的B1C信号处理模块，包括：
I支路混频器，所述I支路混频器用于将BDS B1C导频信号的其中一路和本地I支路载波进行相乘处理，以剥离载波；并将相乘后的信号传送给I支路相关器；
Q支路混频器，所述Q支路混频器用于将BDS B1C导频信号的另外一路和本地Q支路载波进行相乘处理，以剥离载波；并将相乘后的信号传送给Q支路相关器；
I支路相关器，所述I支路相关器用于将本地伪码序列与从I支路混频器接收的信号相乘，以剥离伪码；并将相乘后的信号传送给I支路积分-清零处理器；
Q支路相关器，所述Q支路相关器用于将本地伪码序列与从Q支路混频器接收的信号相乘，以剥离伪码；并将相乘后的信号传送给Q支路积分-清零处理器；
I支路积分-清零处理器，所述I支路积分-清零处理器用于将从I支路相关器发送的信号进行一个伪码周期的积分；并将积分后的信号传送给I支路相干积分器；
Q支路积分-清零处理器，所述Q支路积分-清零处理器用于将从I支路相关器发送的信号进行一个伪码周期的积分；并将积分后的信号传送给Q支路相干积分器；
I支路相干积分器，所述I支路相干积分器对连续多个伪码周期从I支路积分-清零处理器接收的信号进行累加；并将累加后的信号传送给信号强度检测器、伪码误差检测器和载波误差检测器；
Q支路相干积分器，所述Q支路相干积分器对连续多个伪码周期从Q支路积分-清零处理器接收的信号进行累加；并将累加后的信号传送给信号强度检测器、伪码误差检测器和载波误差检测器；
信号强度检测器，所述信号强度检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号计算信号的信噪比；
伪码误差检测器，若信噪比超过预设门限，所述伪码误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号进行伪码误差检测；并将检测后的信号传送给伪码滤波器；
载波误差检测器，若信噪比超过预设门限，所述载波误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号进行载波误差检测；并将检测后的信号传送给载波滤波器；
伪码滤波器，所述伪码滤波器对从伪码误差检测器接收的信号进行滤波处理，更新本地伪码参数；并将伪码参数反馈给伪码生成器；
载波滤波器，所述载波滤波器对从载波误差检测器接收的信号进行滤波处理，更新本地载波参数；并将载波参数反馈给载波生成器；
伪码生成器，所述伪码生成器根据更新后的伪码参数产生本地I支路载波和Q支路载波；和
载波生成器，所述载波生成器根据更新后的载波参数产生本地伪码序列。
根据本发明实施例的B1C信号处理模块，通过对B1C信号的导频分量进行载波调制，可以解决导航电文数据跳变限制加长相干积分时间的问题，从而可以提高更高的跟踪灵敏度。
根据本发明的一个实施例，所述载波参数包括载波相位和载波频率；所述伪码参数包括伪码相位和伪码频率。
根据本发明的一个实施例，所述信号强度检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号计算复数信号模值，获得信号强度估计值，再与接收机噪声估计值进行计算得到信噪比估计值。
根据本发明的一个实施例，所述伪码误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号的累加值，经伪码鉴别处理后得到伪码误差估计值。
根据本发明的一个实施例，所述载波误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号的累加值，经过载波鉴别处理后得到伪码误差估计值。
本发明的另一个目的在于提出一种B1C信号处理方法，包括如下步骤：
S100：BDS B1C导频信号分为两路分别进入I支路和Q支路；
S101：在I支路中，载波生成器产生的本地I支路载波与BDS B1C导频信号相乘处理以剥离载波；在Q支路中，载波生成器产生的本地Q支路载波与BDS B1C导频信号相乘处理以剥离载波；
S102：在I支路中，伪码生成器产生的本地伪码序列与I支路剥离载波后的信号相乘以剥离伪码；在Q支路中，伪码生成器产生的本地伪码序列与Q支路剥离载波后的信号相乘以剥离伪码；
S103：在I支路中，I支路剥离伪码后的信号进行1个伪码周期的积分；在Q支路中，Q支路剥离伪码后的信号进行1个伪码周期的积分；
S104：在I支路中，对连续多个伪码周期的I支路积分处理后的信号进行累加；在Q支路中，对连续多个伪码周期的Q支路积分处理后的信号进行累加；
S105：利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号计算信号信噪比；
S106：若信噪比超过预设门限，利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号进行伪码误差检测和载波误差检测；
S107：将经过伪码误差检测后的信号进行伪码滤波，将经过载波误差检测后的信号进行载波滤波，并更新本地伪码参数和载波参数；
S108：伪码生成器根据更新后的本地伪码参数产生本地I支路载波和Q支路载波，载波生成器根据更新后的载波参数产生本地伪码序列。
根据本发明的一个实施例，所述载波参数包括载波相位和载波频率；所述伪码参数包括伪码相位和伪码频率。
根据本发明的一个实施例，步骤S105具体为：利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号计算复数信号模值，获得信号强度估计值，再与接收机噪声估计值进行计算得到信噪比估计值。
本发明又一个目的在于提出一种计算机可读存储介质，被配置为应用了如上所述的B1C信号处理方法。
本发明再一个目的在于提出一种卫星导航定位芯片，被配置为应用了如上所述的B1C信号处理方法。
本发明另一个目的在于提出一种导航模块，包括如上所述的B1C信号处理模块。
本发明又一个目的在于提出一种导航模块，包括如上所述的卫星导航定位芯片。
本发明再一个目的在于提出一种交通工具，包括如上所述的卫星导航定位芯片。
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例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的B1C信号处理模块的模块图；
图2是根据本发明实施例的B1C信号处理方法的流程图；。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，下面结合附图具体描述根据本发明实施例的B1C信号处理模块，包括：I支路混频器，Q支路混频器，I支路相关器，Q支路相关器，I支路积分-清零处理器，Q支路积分-清零处理器，I支路相干积分器，Q支路相干积分器，信号强度检测器，伪码误差检测器，载波误差检测器，伪码滤波器，载波滤波器，伪码生成器和载波生成器。
I支路混频器用于将BDS B1C导频信号的其中一路和本地I支路载波进行相乘处理，以剥离载波；并将相乘后的信号传送给I支路相关器。
Q支路混频器用于将BDS B1C导频信号的另外一路和本地Q支路载波进行相乘处理，以剥离载波；并将相乘后的信号传送给Q支路相关器。
I支路相关器用于将本地伪码序列与从I支路混频器接收的信号相乘，以剥离伪码；并将相乘后的信号传送给I支路积分-清零处理器。
Q支路相关器用于将本地伪码序列与从Q支路混频器接收的信号相乘，以剥离伪码；并将相乘后的信号传送给Q支路积分-清零处理器。
I支路积分-清零处理器用于将从I支路相关器发送的信号进行一个伪码周期的积分；并将积分后的信号传送给I支路相干积分器。
Q支路积分-清零处理器用于将从I支路相关器发送的信号进行一个伪码周期的积分；并将积分后的信号传送给Q支路相干积分器。
I支路相干积分器对连续多个伪码周期从I支路积分-清零处理器接收的信号进行累加；并将累加后的信号传送给信号强度检测器、伪码误差检测器和载波误差检测器。
Q支路相干积分器对连续多个伪码周期从Q支路积分-清零处理器接收的信号进行累加；并将累加后的信号传送给信号强度检测器、伪码误差检测器和载波误差检测器。
信号强度检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号计算信号的信噪比。
若信噪比超过预设门限，伪码误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号进行伪码误差检测。并将检测后的信号传送给伪码滤波器。
若信噪比超过预设门限，载波误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号进行载波误差检测；并将检测后的信号传送给载波滤波器。
伪码滤波器对从伪码误差检测器接收的信号进行滤波处理，更新本地伪码参数；并将伪码参数反馈给伪码生成器。
载波滤波器对从载波误差检测器接收的信号进行滤波处理，更新本地载波参数；并将载波参数反馈给载波生成器。
伪码生成器根据更新后的伪码参数产生本地I支路载波和Q支路载波；载波生成器根据更新后的载波参数产生本地伪码序列。
加长相干积分和非相干积分时间可提高信噪比，从而增加信号跟踪的灵敏度。越长的相干积分时间意味着越高的相干积分增益，然而接收机的相干积分增益主要受到来自导航电文数据比特时间宽度、用户动态特性和接收机晶振频率漂移等三方面的限制。在通常情况下，导航电文数据比特时间宽度限制了用于信号跟踪的相干积分时间。而非相干积分不受导航数据比特跳变影响，加长非相干积分时间也可以用来提高接收机的信号跟踪灵敏度。但是非相干积分存在着平方损耗，它抑制了对弱信号的信噪比增益。因此对于提高接收机跟踪灵敏度来说，加长相干积分时间比加长非相干积分时间更有效。根据本发明实施例的B1C信号处理模块，利用BDS B1C导频信号无导航电文的特性，通过对B1C信号的导频分量进行载波调制，也就是不经导航电文数据调制载波的方法，可以解决导航电文数据跳变限制加长相干积分时间的问题，从而可以提高更高的跟踪灵敏度。
在本发明的一个实施例中，载波参数包括载波相位和载波频率；伪码参数包括伪码相位和伪码频率。
根据本发明的一个实施例，信号强度检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号计算复数信号模值，获得信号强度估计值，再与接收机噪声估计值进行计算得到信噪比估计值。
根据本发明的一个实施例，伪码误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号的累加值，经伪码鉴别处理后得到伪码误差估计值。
根据本发明的一个实施例，载波误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号的累加值，经过载波鉴别处理后得到伪码误差估计值。
根据本发明的一个实施例，I支路相干积分器对1-90个伪码周期的从I支路积分-清零处理器接收的信号进行累加。Q支路相干积分器对1-90个伪码周期的从Q支路积分-清零处理器接收的信号进行累加。
在本发明的一个实施例中，导航电文比特数据分别发送给I支路相干积分器和Q支路相干积分器；所述I支路相干积分器将导航电文比特数据和从I支路积分-清零处理器接收的信号相乘，以剥离导航电文；所述Q支路相干积分器将导航电文比特数据和从Q支路积分-清零处理器接收的信号相乘，以剥离导航电文。
根据本发明另一个实施例的B1C信号处理方法，包括如下步骤：
S100：BDS B1C导频信号分为两路分别进入I支路和Q支路；
S101：在I支路中，载波生成器产生的本地I支路载波与BDS B1C导频信号相乘处理以剥离载波；在Q支路中，载波生成器产生的本地Q支路载波与BDS B1C导频信号相乘处理以剥离载波；
S102：在I支路中，伪码生成器产生的本地伪码序列与I支路剥离载波后的信号相乘以剥离伪码；在Q支路中，伪码生成器产生的本地伪码序列与Q支路剥离载波后的信号相乘以剥离伪码；
S103：在I支路中，I支路剥离伪码后的信号进行1个伪码周期的积分；在Q支路中，Q支路剥离伪码后的信号进行1个伪码周期的积分；
S104：在I支路中，对连续多个伪码周期的I支路积分处理后的信号进行累加；在Q支路中，对连续多个伪码周期的Q支路积分处理后的信号进行累加；
S105：利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号计算信号信噪比；
S106：若信噪比超过预设门限，利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号进行伪码误差检测和载波误差检测；
S107：将经过伪码误差检测后的信号进行伪码滤波，将经过载波误差检测后的信号进行载波滤波，并更新本地伪码参数和载波参数；
S108：伪码生成器根据更新后的本地伪码参数产生本地I支路载波和Q支路载波，载波生成器根据更新后的载波参数产生本地伪码序列。
加长相干积分和非相干积分时间可提高信噪比，从而增加信号跟踪的灵敏度。越长的相干积分时间意味着越高的相干积分增益，然而接收机的相干积分增益主要受到来自导航电文数据比特时间宽度、用户动态特性和接收机晶振频率漂移等三方面的限制。在通常情况下，导航电文数据比特时间宽度限制了用于信号跟踪的相干积分时间。而非相干积分不受导航数据比特跳变影响，加长非相干积分时间也可以用来提高接收机的信号跟踪灵敏度。但是非相干积分存在着平方损耗，它抑制了对弱信号的信噪比增益。因此对于提高接收机跟踪灵敏度来说，加长相干积分时间比加长非相干积分时间更有效。根据本发明实施例的B1C信号处理方法，利用BDS B1C导频信号无导航电文的特性，通过对B1C信号的导频分量进行载波调制，也就是不经导航电文数据调制载波的方法，可以解决导航电文数据跳变限制加长相干积分时间的问题，从而可以提高更高的跟踪灵敏度。
在本发明的一个实施例中，所述载波参数包括载波相位和载波频率；所述伪码参数包括伪码相位和伪码频率。
在本发明的一个实施例中，步骤S105具体为：利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号计算复数信号模值，获得信号强度估计值，再与接收机噪声估计值进行计算得到信噪比估计值。
在本发明的一个实施例中，步骤S106具体为：若信噪比超过预设门限，利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号的累加值，经伪码鉴别处理后得到伪码误差估计值。
根据本发明又一个实施例的计算机可读存储介质，被配置为应用了如上所述的B1C信号处理方法。由于根据本发明上述的实施例的B1C信号处理方法能产生上述的有益效果，因此根据本发明实施例的计算机可读存储介质也能产生相应的技术效果，在此不再进行赘述。
根据本发明再一个实施例的卫星导航定位芯片，被配置为应用了如上所述的B1C信号处理方法。由于根据本发明上述的实施例的B1C信号处理方法能产生上述的有益效果，因此根据本发明实施例的卫星导航定位芯片也能产生相应的技术效果，在此不再进行赘述。
根据本发明另一个实施例的导航模块，包括如上所述的B1C信号处理模块。由于根据本发明上述的实施例的B1C信号处理模块能产生上述的有益效果，因此根据本发明实施例的导航模块也能产生相应的技术效果，在此不再进行赘述。
根据本发明又一个实施例的导航模块，包括如上所述的卫星导航定位芯片。由于根据本发明上述的实施例的卫星导航定位芯片能产生上述的有益效果，因此根据本发明实施例的导航模块也能产生相应的技术效果，在此不再进行赘述。
根据本发明再一个实施例的交通工具，包括如上所述的卫星导航定位芯片。由于根据本发明上述的实施例的卫星导航定位芯片能产生上述的有益效果，因此根据本发明实施例的交通工具也能产生相应的技术效果，在此不再进行赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，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例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种B1C信号处理模块，其特征在于，包括：
I支路混频器，所述I支路混频器用于将BDS B1C导频信号的其中一路和本地I支路载波进行相乘处理，以剥离载波；并将相乘后的信号传送给I支路相关器；
Q支路混频器，所述Q支路混频器用于将BDS B1C导频信号的另外一路和本地Q支路载波进行相乘处理，以剥离载波；并将相乘后的信号传送给Q支路相关器；
I支路相关器，所述I支路相关器用于将本地伪码序列与从I支路混频器接收的信号相乘，以剥离伪码；并将相乘后的信号传送给I支路积分-清零处理器；
Q支路相关器，所述Q支路相关器用于将本地伪码序列与从Q支路混频器接收的信号相乘，以剥离伪码；并将相乘后的信号传送给Q支路积分-清零处理器；
I支路积分-清零处理器，所述I支路积分-清零处理器用于将从I支路相关器发送的信号进行一个伪码周期的积分；并将积分后的信号传送给I支路相干积分器；
Q支路积分-清零处理器，所述Q支路积分-清零处理器用于将从I支路相关器发送的信号进行一个伪码周期的积分；并将积分后的信号传送给Q支路相干积分器；
I支路相干积分器，所述I支路相干积分器对连续多个伪码周期从I支路积分-清零处理器接收的信号进行累加；并将累加后的信号传送给信号强度检测器、伪码误差检测器和载波误差检测器；
Q支路相干积分器，所述Q支路相干积分器对连续多个伪码周期从Q支路积分-清零处理器接收的信号进行累加；并将累加后的信号传送给信号强度检测器、伪码误差检测器和载波误差检测器；
信号强度检测器，所述信号强度检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号计算信号的信噪比；
伪码误差检测器，若信噪比超过预设门限，所述伪码误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号进行伪码误差检测；并将检测后的信号传送给伪码滤波器；
载波误差检测器，若信噪比超过预设门限，所述载波误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号进行载波误差检测；并将检测后的信号传送给载波滤波器；
伪码滤波器，所述伪码滤波器对从伪码误差检测器接收的信号进行滤波处理，更新本地伪码参数；并将伪码参数反馈给伪码生成器；
载波滤波器，所述载波滤波器对从载波误差检测器接收的信号进行滤波处理，更新本地载波参数；并将载波参数反馈给载波生成器；
伪码生成器，所述伪码生成器根据更新后的伪码参数产生本地I支路载波和Q支路载波；和
载波生成器，所述载波生成器根据更新后的载波参数产生本地伪码序列。
2.根据权利要求1所述的B1C信号处理模块，其特征在于，所述载波参数包括载波相位和载波频率；所述伪码参数包括伪码相位和伪码频率。
3.根据权利要求1所述的B1C信号处理模块，其特征在于，所述信号强度检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号计算复数信号模值，获得信号强度估计值，再与接收机噪声估计值进行计算得到信噪比估计值。
4.根据权利要求1所述的B1C信号处理模块，其特征在于，所述伪码误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号的累加值，经伪码鉴别处理后得到伪码误差估计值。
5.根据权利要求4所述的B1C信号处理模块，其特征在于，所述载波误差检测器利用从I支路相干积分器接收的信号和Q支路相干积分器接收的信号的累加值，经过载波鉴别处理后得到伪码误差估计值。
6.一种B1C信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100：BDS B1C导频信号分为两路分别进入I支路和Q支路；
S101：在I支路中，载波生成器产生的本地I支路载波与BDS B1C导频信号相乘处理以剥离载波；在Q支路中，载波生成器产生的本地Q支路载波与BDS B1C导频信号相乘处理以剥离载波；
S102：在I支路中，伪码生成器产生的本地伪码序列与I支路剥离载波后的信号相乘以剥离伪码；在Q支路中，伪码生成器产生的本地伪码序列与Q支路剥离载波后的信号相乘以剥离伪码；
S103：在I支路中，I支路剥离伪码后的信号进行1个伪码周期的积分；在Q支路中，Q支路剥离伪码后的信号进行1个伪码周期的积分；
S104：在I支路中，对连续多个伪码周期的I支路积分处理后的信号进行累加；在Q支路中，对连续多个伪码周期的Q支路积分处理后的信号进行累加；
S105：利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号计算信号信噪比；
S106：若信噪比超过预设门限，利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号进行伪码误差检测和载波误差检测；
S107：将经过伪码误差检测后的信号进行伪码滤波，将经过载波误差检测后的信号进行载波滤波，并更新本地伪码参数和载波参数；
S108：伪码生成器根据更新后的本地伪码参数产生本地I支路载波和Q支路载波，载波生成器根据更新后的载波参数产生本地伪码序列。
7.根据权利要求6所述的B1C信号处理方法，其特征在于，所述载波参数包括载波相位和载波频率；所述伪码参数包括伪码相位和伪码频率。
8.根据权利要求6所述的B1C信号处理方法，其特征在于，步骤S105具体为：利用从I支路累加后的信号和Q支路累加后的信号计算复数信号模值，获得信号强度估计值，再与接收机噪声估计值进行计算得到信噪比估计值。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，被配置为应用了如权利要求6-8中任一项所述的B1C信号处理方法。
10.一种卫星导航定位芯片，其特征在于，被配置为应用了如权利要求6-8中任一项所述的B1C信号处理方法。
11.一种导航模块，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的B1C信号处理模块。
12.一种交通工具，其特征在于，包括权利要求10所述的卫星导航定位芯片。
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