CN111510852B - 一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法及装置,应用于接收设备,所述方法包括:接收多路定位信号;对第一路定位信号进行捕获,得到第一路定位信号的PRN码相位;根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数;基于第一路定位信号的PRN码相位和预设搜索步长,确定第一相位搜索点;从多路定位信号中选择第二路定位信号;基于第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;基于PRN码相位搜索域,完成对第二路定位信号的捕获;返回从多路定位信号中选择第二路定位信号的步骤,直到完成对多路定位信号的捕获。应用本发明实施例,可以提高信号处理的效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,特别是涉及一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法及装置。
背景技术
共频带定位系统包括基站和接收设备,接收设备可以接收到多个基站发射的多路定位信号。当接收设备对其接收到的某路定位信号进行信号处理时,接收设备需要持续接收该定位信号,对该定位信号进行捕获和跟踪,进而实现对该定位信号的解调,完成对该定位信号的处理。
在基于蜂窝网络的共频带定位系统中,基站数量一般较多。由于单个基站发射的定位信号覆盖范围远小于卫星发射的信号覆盖范围,所以当接收设备处于某基站发射的定位信号覆盖范围的边缘或移动速度较快时,如果接收设备的信号处理速度很慢,会导致接收设备在未完成信号处理的情况下丢失该基站发射的定位信号,因此需要缩短接收设备进行信号处理所花费的时间。
在捕获过程中,接收设备可以按照预设的采样间隔,从PRN码相位搜索域及残余载波频率搜索域中进行取样,得到多个PRN码相位及多个残余载波频率,进而生成每个PRN码码号、每个PRN码相位及每个残余载波频率的组合对应的本地信号,对每个本地信号与所接收的定位信号进行相关运算,得到每个本地信号对应的CAF(Cross Ambiguity Function,交叉模糊函数)值,然后将每个本地信号对应的CAF值与预设门限值进行比较,当CAF值大于预设门限值时,确定该本地信号对应的PRN码码号为所接收的定位信号的PRN码码号,并确定该本地信号对应的PRN码相位及残余载波频率为所接收的定位信号的PRN码相位及残余载波频率的粗略估计值,完成对定位信号的捕获。其中,每个基站对应一个PRN码码号,共频带定位系统使用的PRN码的码号通常为64个,PRN码一个周期的码片数量通常为10230,定位信号的 PRN码相位的取值范围为[0,10230]。
在相关技术中,可以基于缩减PRN码相位搜索域的方式减少捕获过程所需的时间,进而减少接收设备进行信号处理所花费的时间。具体来说,接收设备按照预设的采样间隔得到每个PRN码相位之后,可以将相邻2个PRN码相位相加,得到相加后的每个PRN码相位,然后生成相加后的每个PRN码相位、每个PRN码码号及每个残余载波频率的组合对应的本地信号。这样,也就将PRN码相位搜索域缩减为原有大小的一半,进而可以缩短接收设备捕获定位信号花费的时间,提高信号处理效率。
由于通过上述缩减PRN码相位搜索域的方式确定的PRN码相位搜索域仍然较大,所以接收设备通过上述缩减PRN码相位搜索域的方式捕获定位信号花费的时间仍然较长,信号处理的效率较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法及装置,以减少捕获定位信号所花费的时间,提高信号处理的效率。具体技术方案如下:
第一方面,本发明实施例 提供了一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法,应用于接收设备,所述方法包括:
接收多个基站发射的多路定位信号;
对第一路定位信号进行捕获,得到所述第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,所述第一路定位信号为所述多路定位信号中的一路信号;
根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数,其中,所述目标距离的值为发射所述多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;
基于所述第一路定位信号的PRN码相位和所述预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;
从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;
基于所述第一相位搜索点、所述预设搜索步长及所述PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;
基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获;
返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对所述多路定位信号的捕获。
可选的,每路所述定位信号包括与发射该路定位信号的基站相邻的多个基站的PRN码码号的集合;
在所述基于所述第二路定位信号的PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获的步骤之前,所述方法还包括:
对已捕获的所述第一路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第一路定位信号包括的PRN 码码号集合,将所述PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域;
所述基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获的步骤,包括:
基于所述PRN码相位搜索域及所述PRN码码号搜索域,生成多个本地信号;
计算每个所述本地信号的交叉模糊函数CAF值,并比较每个所述本地信号的CAF值与预设门限值的大小,得到每个所述本地信号对应的比较结果;
基于所述比较结果确定与所述第二路定位信号最接近的本地信号,完成对所述第二路定位信号的捕获。
可选的,在返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤之前,所述方法还包括:
对已捕获的所述第二路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第二路定位信号包括的PRN 码码号集合;
确定所述PRN码码号搜索域与所述第二路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第一目标并集;
更新所述PRN码码号搜索域为所述第一目标并集。
可选的,当所述第一路定位信号失锁且所述第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,所述方法还包括:
确定已捕获的所述定位信号中除所述第一路定位信号以外的每路定位信号包括的PRN 码码号集合的并集,作为第二目标并集;
更新所述PRN码码号搜索域为所述第二目标并集。
可选的,当所述第一路定位信号失锁且所述第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,所述方法还包括:
基于已捕获的定位信号中除所述第一路定位信号以外的一路定位信号的PRN码相位及所述预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第二相位搜索点;
更新所述第一相位搜索点为所述第二相位搜索点。
可选的,所述根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数的步骤,包括:
其中,dSTm为目标距离,Δτ为预设搜索步长,c为光速,Tc为PRN码的码宽。
可选的,所述基于所述第一相位搜索点、所述预设搜索步长及所述PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域的步骤,包括:
其中,c0为所述第一相位搜索点,dSTm为目标距离,Δτ为预设搜索步长,c为光速,Tc为 PRN码的码宽,Np为PRN码的码片数量。
第二方面,本发明实施例提供了一种共频带定位系统中定位信号的捕获装置,应用于接收设备,所述装置包括:
信号接收模块,用于接收多个基站发射的多路定位信号;
第一捕获模块,用于对第一路定位信号进行捕获,得到所述第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,所述第一路定位信号为所述多路定位信号中的一路信号;
搜索次数确定模块,用于根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数,其中,所述目标距离的值为发射所述多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;
第一搜索点确定模块,用于基于所述第一路定位信号的PRN码相位和所述预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;
信号选择模块,用于从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;
码相位搜索域确定模块,用于基于所述第一相位搜索点、所述预设搜索步长及所述PRN 码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;
第二捕获模块,用于基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获;
返回模块,用于返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对所述多路定位信号的捕获。
可选的,每路所述定位信号包括与发射该路定位信号的基站相邻的多个基站的PRN码码号的集合;
所述装置还包括:
第一解调模块,用于在基于所述第二路定位信号的PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获之前,对已捕获的所述第一路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第一路定位信号包括的PRN码码号集合,将所述PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域;
所述第二捕获模块包括:
信号生成子模块,用于基于所述PRN码相位搜索域及所述PRN码码号搜索域,生成多个本地信号;
计算子模块,用于计算每个所述本地信号的交叉模糊函数CAF值,并比较每个所述本地信号的CAF值与预设门限值的大小,得到每个所述本地信号对应的比较结果;
捕获子模块,用于基于所述比较结果确定与所述第二路定位信号最接近的本地信号,完成对所述第二路定位信号的捕获。
可选的,所述装置还包括:
第二解调模块,用于在返回从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤之前,对已捕获的所述第二路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第二路定位信号包括的PRN码码号集合;
码号搜索域更新模块,用于确定所述PRN码码号搜索域与所述第二路定位信号包括的 PRN码码号集合的并集,作为第一目标并集;
第一并集确定模块,用于更新所述PRN码码号搜索域为所述第一目标并集。
本发明实施例提供的方案中,接收设备可以接收多个基站发射的多路定位信号;对第一路定位信号进行捕获,得到第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,第一路定位信号为多路定位信号中的一路信号;根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数,其中,目标距离的值为发射多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;基于第一路定位信号的PRN码相位和预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;基于第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数,确定PRN 码相位搜索域;基于PRN码相位搜索域,完成对第二路定位信号的捕获;返回从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对多路定位信号的捕获。
接收设备在捕获第一路定位信号后,由于多路定位信号中其他未捕获的定位信号的PRN 码相位与第一路定位信号PRN码相位的差不大于每两个基站之间距离的最大值与光速及PRN 码的码宽的比值,所以基于接收设备根据第一路定位信号的PRN码相位确定的PRN码相位搜索次数进行第二路定位信号的捕获时,PRN码相位搜索域远小于PRN码相位的取值范围,因此,基于PRN码相位搜索域对第二路定位信号进行捕获时,可以减少捕获定位信号所需的时间,提高信号处理的效率。
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为基于蜂窝网络的共频带定位系统的示意图;
图2为本发明实施例所提供的一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法的流程图;
图3为图2所示实施例的共频带定位系统中基站位置的示意图;
图4为图2所示实施例的定位信号的导航电文中第2子帧的结构示意图;
图5为本发明实施例所提供的第一相位搜索点更新方式的一种具体流程图;
图6为本发明实施例所提供的一种二维搜索域的示意图;
图7为两种信号捕获方式的捕获时间的对比图;
图8为本发明实施例所提供的一种共频带定位系统中定位信号的捕获装置的结构示意图;
图9为本发明实施例所提供的一种接收设备的结构示意图。
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。
为了减少捕获定位信号花费的时间,提高信号处理的效率,本发明实施例提供了一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法、装置、接收设备及计算机可读存储介质。下面首先对本发明实施例提供的一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法进行介绍。
本发明实施例所提供的一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法可以应用于接收设备,接收设备可以为接收机、手机等可以接收定位信号的设备。
为了方便描述本发明实施例所提供的共频带定位系统中定位信号的捕获方法,首先介绍本发明实施例所提供的基于蜂窝网络的共频带定位系统。如图1所示,图1为基于蜂窝网络的共频带定位系统的示意图,共频带定位系统可以包括多个基站101及多个接收设备102,图中的六边形网格为每个基站对应的蜂窝,通过蜂窝可以将一大片区域划分为多个无重叠覆盖的六边形小区域。其中,各个基站可以发射定位信号,每个基站对应一个PRN(pseudo random noise code,伪随机噪声码)码号,共频带定位系统使用的PRN码的码号通常为64个。
如图2所示,一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法,应用于接收设备,所述方法包括:
S201,接收多个基站发射的多路定位信号;
S202,对第一路定位信号进行捕获,得到所述第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位;
其中,所述第一路定位信号为所述多路定位信号中的一路信号。
S203,根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数;
其中,所述目标距离的值为发射所述多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值。
S204,基于所述第一路定位信号的PRN码相位和所述预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;
S205,从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;
S206,基于所述第一相位搜索点、所述预设搜索步长及所述PRN码相位搜索次数,确定 PRN码相位搜索域;
S207,基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获;
S208,返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对所述多路定位信号的捕获。
本发明实施例提供的方案中,接收设备可以接收多个基站发射的多路定位信号;对第一路定位信号进行捕获,得到第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,第一路定位信号为多路定位信号中的一路信号;根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定 PRN码相位搜索次数,其中,目标距离的值为发射多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;基于第一路定位信号的PRN码相位和预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;基于第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数,确定PRN 码相位搜索域;基于PRN码相位搜索域,完成对第二路定位信号的捕获;返回从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对多路定位信号的捕获。
接收设备在捕获第一路定位信号后,可以根据第一路定位信号的PRN码相位确定第一相位搜索点,进而可以根据第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数确定PRN码相位搜索域。由于第二路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号PRN码相位的差的最大值为发射多路定位信号的每两个基站之间距离的最大值与光速及PRN码的码宽的比值,且第二路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号PRN码相位的差的最大值远小于PRN码相位的取值范围中的PRN码相位最大值,所以接收设备根据第一路定位信号的PRN码相位确定PRN码相位搜索域也就远小于PRN码相位的取值范围,这样可以缩小PRN码相位搜索域,减少捕获第二路定位信号花费的时间,能够提高信号处理的效率。
当接收设备位于某基站发射的定位信号的覆盖范围内时,接收设备可以接收该基站发射的多路定位信号。在基于蜂窝网络的共频带定位系统中,由于多个基站的覆盖范围往往会出现重叠的情况,所以,在上述步骤S201中,接收设备可以接收多个基站发射的多路定位信号。通常情况下,接收设备可以接收至少4个基站发射的4路定位信号。
在接收到多路定位信号之后,接收设备可以对该多路定位信号中的第一路信号进行捕获,得到第一路定位信号的PRN码相位,同时得到第一路信号的PRN码码号及残余载波频率。其中,上述第一路定位信号可以为多路定位信号中的任意一路信号,接收设备对第一路信号进行捕获的具体方式可以为多驻留技术、双重折叠技术、二维压缩相关器等方式,在此不做具体限定及说明。
接收设备在对定位信号进行捕获的过程中,需要按照预设的搜索步长,从PRN码相位的初始搜索域中进行取样,得到多个PRN码相位。其中,PRN码一个周期的码片数量通常为10230, PRN码相位的初始搜索域即为PRN码相位的取值范围,通常为[0,10230]。
例如,预设的搜索步长为0.5个码片时,根据该预设的搜索步长,接收设备从PRN码相位的初始搜索域中进行取样,可以得到20460个PRN码相位,也就是说,PRN码相位搜索次数为20460次。
接收设备接收到的多路定位信号的PRN码相位的差通常与发射该多路定位信号的多个基站之间的距离存在关系。具体来说,假设发射接收设备接收的两路定位信号的基站之间距离的最大值为dSTm、该两路定位信号PRN码相位的差为cd,根据TDOA(TimeDifference of Arrival,到达时间差)定位算法可知,该两路定位信号PRN码相位的差cd与上述距离的最大值dSTm之间的关系如以下公式所示:
因此,在上述步骤S203中,接收设备可以根据目标距离、PRN码的码宽及预设的搜索步长,确定PRN码相位搜索次数。发射两路定位信号的基站之间距离过大时,该两路定位信号无法被同一接收设备接收,因此上述目标距离的值可以为发射多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值,综合考虑4G网络以及5G网络的基站间距,通常设定为3000m,上述PRN码相位搜索次数即为PRN码相位的差与预设搜索步长之间的比值。例如,当PRN码相位的差为300、预设搜索步长为0.1个码片时,
在上述多路定位信号中,由于第一路定位信号与其他任一路定位信号的PRN码相位的差不大于所以,为了确定多路定位信号中其他任一路定位信号的PRN码相位搜索域,在上述步骤S204中,接收设备可以基于第一路定位信号的PRN码相位和预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点。
例如,第一路定位信号的PRN码相位为200,预设搜索步长为0.5个码片,那么接收设备便可以确定相位搜索点为表示在PRN码相位的取值范围中按照预设搜索步长进行采样获得的第400个PRN码相位对应的搜索点,作为第一相位搜索点。
在上述步骤S205中,接收设备可以从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号。例如,多路定位信号包括定位信号D1、定位信号 D2、定位信号D3及定位信号D4,当定位信号D2已被接收设备捕获时,接收设备可以从定位信号D1、定位信号D3及定位信号D4中选择一路信号作为第二路定位信号。
在选择第二路定位信号之后,接收设备可以执行上述步骤S206,即基于第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域。这样,接收设备在对第二路定位信号进行捕获时,可以根据已捕获的第一路定位信号的PRN码相位确定PRN码相位搜索域,进而从PRN码相位搜索域中进行采样,无需从PRN码相位的初始搜索域中进行采样,可以大大缩小PRN码相位搜索域的大小,减少捕获第二路定位信号所花费的时间,从而提高信号处理的效率。
例如,PRN码相位的取值范围为[0,10230],第一相位搜索点为在PRN码相位的取值范围中按照预设搜索步长进行采样获得的第400个PRN码相位对应的搜索点,当预设搜索步长为 0.5个码片、PRN码相位搜索次数为200次时,接收设备便可以确定PRN码相位搜索域为[(400-100)×0.5,(400+100)×0.5],也就是说,第二路定位信号的PRN码相位的取值范围为[150,250],那么接收设备便无需从PRN码相位的取值范围,也就是PRN码相位的初始搜索域[0,10230]中进行采样。
在确定PRN码相位搜索域之后,接收设备便可以执行上述步骤S207,即基于该PRN码相位搜索域,完成对第二路定位信号的捕获。具体来说,可以按照预设搜索步长进行采样,得到多个PRN码相位,同时接收设备可以按照预设的残余载波频率搜索步长,从残余载波频率的取值范围中进行采样,得到多个残余载波频率。
然后,接收设备可以生成每个PRN码相位、每个PRN码码号及每个残余载波频率的组合对应的本地信号,对每个本地信号与第二路定位信号进行相关运算,得到每个本地信号对应的CAF(Cross Ambiguity Function,交叉模糊函数)值。
在得到每个本地信号对应的CAF值之后,接收设备可以将每个本地信号对应的CAF值与预设门限值进行比较,当CAF值大于预设门限值时,确定该本地信号的PRN码码号为第二路定位信号的PRN码码号,并确定该本地信号的PRN码相位及残余载波频率为第二路定位信号的PRN码相位及残余载波频率的粗略估计值,完成对第二路定位信号的捕获。
其中,上述CAF值的获取方式可以为匹配滤波器、FFT(Fast FourierTransformation,快速傅里叶变换)、PMF-FFT(Partial Matched Filter-Fast FourierTransformation,部分匹配滤波快速傅里叶变换)等方式,在此不做具体限定及说明。
在完成对第二路定位信号的捕获之后,接收设备可以返回从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,继续对其他路定位信号进行捕获,直到完成对多路定位信号的捕获。其中,从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号部分的描述可以参见上述步骤S205部分的描述,在此不再赘述。
作为本发明实施例的一种实施方式,上述每路定位信号可以包括与发射该路定位信号的基站相邻的多个基站的PRN码码号的集合。
在共频带定位系统中,由于地理位置相近的基站的信号覆盖范围会存在重叠,所以接收设备接收的多路信号往往是多个相邻近的基站发射的定位信号。例如,如图3所示,图3 中包括基站1、基站2、基站3、基站4、基站5、基站6、基站7、基站8、基站9、基站10、基站11、基站12、基站13及基站14。接收设备位于A点时,由于A点所处的位置属于基站1、基站2、基站3及基站4的信号覆盖范围,所以接收设备能够接收基站1、基站2、基站3及基站4 发射的定位信号;当接收设备由A点移动至B点时,由于B点所处的位置属于基站2、基站3、基站10及基站11的信号覆盖范围,不属于基站1及基站4的信号覆盖范围,所以,接收设备能够接收基站2、基站3、基站10及基站11发射的定位信号,无法再接收到基站1及基站4发射的定位信号。
当接收设备捕获某路定位信号时,需要确定发射该定位信号的基站的PRN码码号。由于共频带定位系统使用的PRN码的码号通常为64个,所以,接收设备通常需要生成64个PRN码码号、每个PRN码相位及每个参与载波频率的组合对应的本地信号,也就是说,对于每路定位信号,其PRN码码号的搜索域为64个PRN码码号的集合。
为了缩小PRN码码号搜索域,基站在获取到需要发送的定位信号之后,可以在定位信号的预设位置设置目标符号,该目标符号可以为该基站相邻的多个基站的PRN码码号的集合。在一种实施方式中,基站在获取到需要发送的定位信号之后,可以在定位信号的导航电文中的预设位置设置目标符号。
例如,如图4所示,图4为定位信号的导航电文中第2子帧的结构示意图,第2子帧包括长度为24比特的同步头、长度为2比特的电文类型、长度为88比特的UTC(CoordinatedUniversal Time,协调世界时)同步参数、长度为48比特的邻近基站信息、长度为128比特的校正信息、长度为6比特的预留信息以及长度为16比特的CRC(Cyclic Redundancy Check,循环冗余校验)校验信息,电文类型、UTC同步参数、邻近基站信息、校正信息、预留信息和CRC校验信息的总长度为288比特。其中,基站可以在图4中虚线所示的预设位置,也就是邻近基站信息所处的位置设置目标符号。
针对这种情况,在上述基于所述第二路定位信号的PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获的步骤之前,所述方法还可以包括:
对已捕获的第一路定位信号进行跟踪和解调,得到第一路定位信号包括的PRN码码号集合,将PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域。
在捕获第一路定位信号之后,接收设备可以对第一路定位信号进行跟踪和解调,得到第一路定位信号包括的PRN码码号集合。
如图3所示,例如,当第一路定位信号为基站1发射的定位信号时,第一路定位信号中的PRN码码号集合可以包括基站2、基站3、基站4、基站5、基站6及基站7的PRN码码号。发射多路定位信号的基站为基站1-7中的基站,也就是说第二路定位信号是基站2、基站3、基站4、基站5、基站6及基站7中的一个基站发射的,那么第二路定位信号的PRN码码号为基站 2、基站3、基站4、基站5、基站6及基站7的PRN码码号中的一个。
因此,接收设备在得到第一路定位信号包括的PRN码码号集合之后,可以将该PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域,进而可以基于该PRN码码号搜索域对第二路定位信号进行捕获,无需生成64个PRN码码号对应的本地信号,这样显然可以缩小PRN码码号搜索域,进而减少捕获第二路定位信号所花费的时间,提高信号处理的效率。
相应的,上述基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获的步骤,可以包括:
基于PRN码相位搜索域及PRN码码号搜索域,生成多个本地信号;计算每个本地信号的交叉模糊函数CAF值,并比较每个本地信号的CAF值与预设门限值的大小,得到每个本地信号对应的比较结果;基于比较结果确定与第二路定位信号最接近的本地信号,完成对第二路定位信号的捕获。
在确定PRN码码号搜索域之后,接收设备可以基于PRN码相位搜索域,按照预设搜索步长进行采样,得到多个PRN码相位,同时接收设备可以按照预设的残余载波频率搜索步长,从残余载波频率的取值范围中进行采样,得到多个残余载波频率。
然后,接收设备可以生成上述PRN码码号搜索域包括的每个PRN码码号、每个PRN码相位及每个残余载波频率的组合对应的本地信号,对每个本地信号与第二路定位信号进行相关运算,得到每个本地信号对应的CAF(Cross Ambiguity Function,交叉模糊函数)值。
在得到每个本地信号对应的CAF值之后,接收设备可以将每个本地信号对应的CAF值与预设门限值进行比较,当CAF值大于预设门限值时,确定该本地信号的PRN码码号为第二路定位信号的PRN码码号,并确定该本地信号的PRN码相位及残余载波频率为第二路定位信号的PRN码相位及残余载波频率的粗略估计值,完成对第二路定位信号的捕获。
在一种实施方式中,接收设备在得到多个PRN码相位及多个残余载波频率之后,可以将每个PRN码相位及每个残余载波频率的组合对应的二维搜索域划分为包括预设数量个单元格的多个搜索块,其中,每个单元格表示一个PRN码相位与一个残余载波频率的组合。
接收设备可以生成每个单元格对应的本地信号,然后对每个本地信号与第二路定位信号进行相关运算,得到每个本地信号对应的CAF值,进而将每个搜索块包括的单元格对应的 CAF值最大的与预设门限值进行比较,当某个单元格对应的CAF值大于预设门限值时,将该单元格对应的PRN码码号确定为第二路定位信号的PRN码码号,并将该单元格对应的PRN码相位及残余载波频率确定为第二路定位信号的PRN码相位及残余载波频率的粗略估计值,完成对第二路定位信号的捕获。
在另一种实施方式中,接收设备可以为手机等可以与预设服务器进行通信连接的电子设备,当接收设备根据已捕获的定位信号确定其所处位置之后,可以将表示接收设备所处位置的位置信息发送至预设服务器,预设服务器在接收到接收设备发送的位置信息之后,可以根据该位置信息,确定接收设备所处位置附近的多个基站的PRN码码号的组合,然后将该PRN码码号的组合发送至接收设备。接收设备在接收到该PRN码码号的组合之后,可以将该PRN码码号的组合作为PRN码码号搜索域。
可见,本发明实施例所提供的方案中,当每路定位信号包括与发射该路定位信号的基站相邻的多个基站的PRN码码号的集合时,接收设备可以对已捕获的第一路定位信号进行跟踪和解调,得到第一路定位信号包括的PRN码码号集合,将PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域;接收设备还可以基于PRN码相位搜索域及PRN码码号搜索域,生成多个本地信号;计算每个本地信号的交叉模糊函数CAF值,并比较每个本地信号的CAF值与预设门限值的大小,得到每个本地信号对应的比较结果;基于比较结果确定与第二路定位信号最接近的本地信号,完成对所述第二路定位信号的捕获。接收设备在得到第一路定位信号包括的PRN码码号集合之后,可以将该PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域,进而可以基于该PRN码码号搜索域对第二路定位信号进行捕获,无需生成64个PRN码码号对应的本地信号,这样显然可以缩小PRN码码号搜索域,进而减少捕获第二路定位信号所花费的时间,提高信号处理的效率。
作为本发明实施例的一种实施方式,在返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤之前,所述方法还可以包括:
对已捕获的第二路定位信号进行跟踪和解调,得到第二路定位信号包括的PRN码码号集合;确定PRN码码号搜索域与第二路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第一目标并集;更新PRN码码号搜索域为第一目标并集。
当接收设备处于运动状态时,发射多路定位信号中某一路定位信号的基站可能为与发射第二路定位信号的基站相邻的基站,那么该路定位信号的PRN码码号可能属于第二路定位信号包括的PRN码码号集合。
在捕获第二路定位信号之后,接收设备可以对第二路定位信号进行跟踪和解调处理,得到第二路定位信号包括的PRN码码号集合。为了方便捕获多路定位信号中未捕获的定位信号,在得到第二路定位信号包括的PRN码码号集合之后,接收设备可以确定PRN码码号搜索域与第二路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第一目标并集。
例如,PRN码码号搜索域为(P1,P2,P3,P4,P5,P6),当第二路定位信号包括的PRN码码号集合为(P1,P2,P3,P4,P7,P8)时,接收设备可以确定集合(P1,P2,P3,P4, P5,P6,P7,P8)为第一目标并集。
在确定第一目标并集之后,接收设备便可以更新PRN码码号搜索域为第一目标并集。这样,在接收设备获得第二路定位信号包括的PRN码码号集合之后,可以及时更新PRN码码号搜索域,更新后的PRN码码号搜索域可以包括第二路定位信号包括的PRN码码号集合。由于第二路定位信号包括的PRN码码号集合可能包含未捕获的某一路或某几路定位信号的PRN码码号,所以更新后的PRN码码号搜索域更加准确,可以方便接收设备对新的第二路定位信号进行捕获。
可见,本发明实施例所提供的方案中,接收设备可以对已捕获的第二路定位信号进行跟踪和解调,得到第二路定位信号包括的PRN码码号集合;确定PRN码码号搜索域与第二路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第一目标并集;更新PRN码码号搜索域为第一目标并集。这样,在接收设备获得第二路定位信号包括的PRN码码号集合之后,可以及时更新PRN码码号搜索域,可以使PRN码码号搜索域更加准确,方便接收设备对新的第二路定位信号进行捕获。
作为本发明实施例的一种实施方式,当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,所述方法还可以包括:
确定已捕获的定位信号中除第一路定位信号以外的每路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第二目标并集;更新PRN码码号搜索域为第二目标并集。
当第一路定位信号受到干扰,或者接收设备离开第一路定位信号对应基站的覆盖范围时,接收设备无法接收到第一路定位信号,这种情况称为失锁。当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内重新捕获时,说明第一路定位信号仅是收到干扰,接收设备并未离开第一路定位信号对应基站的覆盖范围。
当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,说明接收设备已经离开第一路定位信号的覆盖范围。这时,发射接收设备接收的定位信号的基站很可能不再是与发射第一路定位信号的基站相邻的基站,那么该路定位信号的PRN码码号很可能不属于第一路定位信号包括的PRN码码号集合。
当接收设备已捕获多路定位信号时,接收设备可以确定已捕获的定位信号中除第一路定位信号以外的每路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第二目标并集,然后更新 PRN码码号搜索域为第二目标并集。
这样,当接收设备已经离开第一路定位信号的覆盖范围时,接收设备可以及时更新PRN 码码号搜索域,由于接收设备接收的多路定位信号的PRN码码号很可能不属于第一路定位信号包括的PRN码码号集合,更新后的PRN码码号搜索域为已捕获的定位信号中除第一路定位信号以外的每路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,所以更新后的PRN码码号搜索域更加准确,方便接收设备对新的第二路定位信号进行捕获。
例如,已捕获的定位信号包括定位信号Y1、定位信号Y2及定位信号Y3,其中第一路定位信号为定位信号Y1,定位信号Y1包括的PRN码码号集合为(P*1,P*2,P*3,P*4),定位信号Y2包括的PRN码码号集合为(P*2,P*4,P*5,P*6),定位信号Y3包括的PRN码码号集合为(P*1,P*4,P*5,P*7),此时PRN码码号搜索域为(P*1,P*2,P*3,P*4,P*5,P*6, P*7)。
当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,接收设备可以确定定位信号Y2及定位信号Y3包括的PRN码码号集合的并集(P*1,P*2,P*4,P*5,P*6, P*7)作为第二目标并集,然后更新PRN码码号搜索域为第二目标并集(P*1,P*2,P*4,P*5, P*6,P*7)。
可见,本发明实施例所提供的方案中,当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,接收设备可以确定已捕获的定位信号中除第一路定位信号以外的每路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第二目标并集;更新PRN码码号搜索域为第二目标并集。这样,当接收设备已经离开第一路定位信号的覆盖范围时,接收设备可以及时更新PRN码码号搜索域,可以使PRN码码号搜索域更加准确,方便接收设备对新的第二路定位信号进行捕获。
作为本发明实施例的一种实施方式,当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,所述方法还可以包括:
基于已捕获的定位信号中除第一路定位信号以外的一路定位信号的PRN码相位及预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第二相位搜索点;更新第一相位搜索点为第二相位搜索点。
当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,说明接收设备已经离开第一路定位信号的覆盖范围。PRN码相位搜索域是基于第一路定位信号的PRN码相位对应的第一相位搜索点确定的,当接收设备已经离开第一路定位信号的覆盖范围时,接收设备接收的多路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号的PRN码相位的差也就大于 PRN码相位搜索次数对应的PRN码相位的差。在这种情况下,根据第一路定位信号对应的第一相位搜索点确定的PRN码相位搜索域很可能是不准确的。
为了准确地确定PRN码相位搜索域,当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,接收设备可以基于已捕获的定位信号中除第一路定位信号以外的一路定位信号的PRN码相位及预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第二相位搜索点,进而更新第一相位搜索点为第二相位搜索点。这样,当接收设备已经离开第一路定位信号的覆盖范围时,接收设备可以及时更新第一相位搜索点,可以更加准确地确定PRN码相位搜索域。
例如,第一相位搜索点为在PRN码相位的取值范围中按照预设搜索步长进行采样获得的第500个PRN码相位对应的搜索点,已捕获的定位信号中包括第一路定位信号DY1和定位信号 DY2,定位信号DY2的PRN码相位为300,预设搜索步长为0.2个码片。
当第一路定位信号DY1失锁且在预设时间段内未重新捕获时,接收设备可以基于定位信号DY2的PRN码相位300和预设搜索步长,确定相位搜索点为也就是在PRN码相位的取值范围中按照预设搜索步长进行采样获得的第600个PRN码相位对应的搜索点,作为第二相位搜索点,进而更新第一相位搜索点为第二相位搜索点。
在一种实施例中,如图5所示,接收设备在对每路定位信号完成捕获后,可以对每路已捕获的定位信号进行跟踪。其中,N个跟踪通道501包括跟踪通道1、跟踪通道2……跟踪通道N,分别对应一路已捕获的定位信号。对每路已捕获的定位信号进行跟踪之后,接收设备可以根据完成跟踪的定位信号进行位置解算,确定接收设备所处的位置。当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,接收设备可以从N个跟踪通道501 中任意选择一路定位信号,根据该路定位信号的PRN码相位及预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第二相位搜索点,然后更新第一相位搜索点为第二相位搜索点。其中,图5中的先验信息提取即为上述第一相位搜索点的获取过程,也就是上述步骤S204部分的内容。
可见,本发明实施例所提供的方案中,当第一路定位信号失锁且第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,接收设备可以基于已捕获的定位信号中除第一路定位信号以外的一路定位信号的PRN码相位及预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第二相位搜索点;更新第一相位搜索点为第二相位搜索点。这样,当接收设备已经离开第一路定位信号的覆盖范围时,接收设备可以及时更新第一相位搜索点,可以更加准确地确定PRN码相位搜索域。
作为本发明实施例的一种实施方式,上述根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数的步骤,可以包括:
根据如下公式(1),计算PRN码相位搜索次数Src:
接收设备接收的多路定位信号的PRN码相位的差通常与发射该多路定位信号的多个基站之间的距离存在关系。具体来说,假设发射接收设备接收的两路定位信号的基站之间距离的最大值为dSTm、该两路定位信号PRN码相位的差为cd,根据TDOA(Time Differenceof Arrival,到达时间差)定位算法可知,该两路定位信号PRN码相位的差cd与上述距离的最大值dSTm之间的关系如以下公式所示:
也就是说,接收设备接收的多路信号中的两路定位信号PRN码相位的差cd的最大值为最小值为那么多路信号中的两路定位信号PRN码相位的差cd的取值范围的大小可以表示为:这样,PRN码相位搜索次数Src便可以表示为:
可见,本发明实施例所提供的方案中,接收设备可以根据上述公式(1)计算PRN码相位搜索次数Src。这样,可以方便接收设备准确地计算PRN码相位搜索次数。
作为本发明实施例的一种实施方式,上述基于所述第一相位搜索点、所述预设搜索步长及所述PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域的步骤,可以包括:
根据如下公式(2),计算PRN码相位搜索域ciR:
其中,c0为第一相位搜索点,dSTm为目标距离,Δτ为预设搜索步长,可以设置为0.1个码片、0.2个码片、0.5个码片、1个码片等;c为光速,Tc为PRN码的码宽,通常设置为97.75ns; Np为PRN码的码片数量,通常设置为10230。
基站在发射定位信号时,其PRN码往往是循环播发的。因此,PRN码相位搜索域ciR可以表示为如上述公式(2)所示的分段函数。
可见,本发明实施例所提供的方案中,接收设备可以根据上述公式(2)计算PRN码相位搜索域ciR。这样,可以方便接收设备准确地确定PRN码相位搜索域。
下面结合图6所示的二维搜索域示意图,介绍应用本发明实施例所提供的共频带定位系统中定位信号的捕获方法时捕获时长的计算方法。
如图6所示,NBS个PRN码码号对应的NBS个二维搜索域包括二维搜索域1、二维搜索域 2……二维搜索域NBS,每个搜索域包括多个搜索块,每个搜索块中包括Bf×Bc个单元格,其中Bf为预设数量个残余载波频率的数量,Bc为预设数量个PRN码相位的数量。每个二维搜索域中包括Sf×Sc个单元格,其中Sf为按照预设的残余载波频率搜索步长在残余载波频率搜索域中采样得到的残余载波频率的数量,Sc为按照预设搜索步长在PRN码相位的取值范围中采样得到的PRN码相位的数量。若某一个二维搜索域所对应的PRN码码号与某一路接收信号中PRN码的码号一致,则该二维搜索域中必存在一个单元格,其对应的码相位和载波频率与该路信号基本一致,该单元格为H1单元格,其余单元格为H0单元格,包含H1单元格的搜索块为H1搜索块,否则为H0搜索块,包含H1搜索块的二维搜索域为H1搜索域,不包含H1搜索块的二维搜索域为为H0搜索域。其中,图6中的H0块即为H0搜索块,H1块即为H1搜索块。
由图6可知,当每个二维搜索域对应的PRN码相位取值范围为PRN码相位初始搜索域时,每个二维搜索域中搜索块的数量根据上述公式(1)可知,上述PRN码相位搜索次数Src即为按照预设搜索步长在PRN码相位搜索域中采样得到的PRN码相位的数量,因此,当每个二维搜索域对应的PRN码相位取值范围为上述PRN码相位搜索域时,每个二维搜索域中搜索块的数量
接收设备对图6所示的NBS个二维搜索域进行检测时,每个二维搜索域的检测结果与实际结果的对应关系分为五类,即为五个事件,这五个事件及其对应的概率如下:
实警率:声明检测到H1单元格且实际为H1单元格的概率。
错误率:声明检测到H1单元格但实际为H1块中的某个H0单元格的概率。
漏警率:声明没有检测到H1单元格但所检测的块为H1块的概率。
虚警率:声明检测到H1单元格但实际为H0块中的某个H0单元格的概率。
正拒率:声明没有检测到H1单元格且所检测的块为H0块的概率。
接收设备通常会对每个单元格进行多次检测以降低漏警率及虚警率,这种检测方式被称为多驻留方法。由于过多的检测次数也会同时降低实警率,因此最常用的多驻留方法为双驻留方法。
接收设备接收的定位信号由基站发射的定位信号以及随机的干扰噪声组成,因此每个单元格所对应的CAF值可视为一个随机变量。假设H1单元格所对应的随机变量为Y,H0单元格所对应的随机变量为X,那么,在采用双驻留方法时,每次驻留对应的实警率、错误率、漏警率、虚警率及正拒率的计算方法分别如以下公式所示:
PBei=1-PBdi-PBmi
PBfai=1-PBcri
其中,PBdi为第i次驻留时的实警率,PBmi为第i次驻留时的错误率,PBei为第i次驻留时的漏警率,PBcri为第i次驻留时的虚警率,PBfai为第i次驻留时的正拒率,i=1或2,th为预设门限值。
这样,在采用双驻留方法时的整体实警率、整体错误率、整体漏警率、整体虚警率及整体正拒率的计算方法分别如以下公式所示:
PBd=PBd1PBd2
PBe=PBe1PBe2
PBm=1-PBd-PBe
PBfa=PBfa1PBfa2
PBcr=1-PBfa
其中,PBd为整体实警率,PBe为整体错误率,PBm为整体漏警率,PBfa为整体虚警率,PBcr整体正拒率。
基于马尔科夫链及梅森增益公式,可以推导出当接收设备采用双驻留方式进行定位信号的捕获时,每个二维搜索域的平均捕获时间的表达式如下所示:
其中,表示每个二维搜索域对应的PRN码相位取值范围为PRN码相位初始搜索域时H1 搜索域的平均捕获时间,表示每个二维搜索域对应的PRN码相位取值范围为PRN码相位初始搜索域时H0搜索域的平均捕获时间,表示每个二维搜索域对应的PRN码相位取值范围为PRN码相位搜索域时H1搜索域的平均捕获时间,表示每个二维搜索域对应的PRN码相位取值范围为PRN码相位搜索域时H0搜索域的平均捕获时间,t1为第一次驻留时的驻留时间, t2为第二次驻留时的驻留时间,tp为虚警惩罚时间,表示接收设备在发生虚警后所消耗的用于识别该检测结果为虚警的额外时间。
如图7所示,图7对比了使用基于先验信息的SSR(Search Space Reduction,搜索域缩减法)与使用TDCC(Two-dimensional compressed correlator,二维压缩相关器)进行定位信号捕获时在不同SNR(SIGNAL NOISE RATIO,信噪比)下的捕获时间,图7中横坐标为信噪比,单位为dB(decibel,分贝),纵坐标为捕获时间,单位为s(second,秒)。
其中,基于先验信息的SSR即为本发明实施例所提供的共频带定位系统中定位信号的捕获方法,SSR,Tr1为使用SSR进行定位信号捕获时H1搜索域的平均捕获时间,SSR,Tr0为使用 SSR进行定位信号捕获时H0搜索域的平均捕获时间,SSR,Tacq为使用SSR进行定位信号捕获时对NA路定位信号进行捕获所消耗的时间,TDCC,Tr1为使用TDCC进行定位信号捕获时H1搜索域的平均捕获时间,TDCC,Tr0为使用TDCC进行定位信号捕获时H0搜索域的平均捕获时间, TDCC,Tacq为使用TDCC进行定位信号捕获时对NA路定位信号进行捕获所消耗的时间。可见,在使用了基于先验信息的SSR后,捕获时间有了大幅度缩小。
相应于上述共频带定位系统中定位信号的捕获方法,本发明实施例还提供了一种共频带定位系统中定位信号的捕获装置。下面对本发明实施例提供的一种共频带定位系统中定位信号的捕获装置进行介绍。
如图8所示,一种共频带定位系统中定位信号的捕获装置,应用于接收设备,所述装置包括:
信号接收模块801,用于接收多个基站发射的多路定位信号;
第一捕获模块802,用于对第一路定位信号进行捕获,得到所述第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位;
其中,所述第一路定位信号为所述多路定位信号中的一路信号。
搜索次数确定模块803,用于根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN 码相位搜索次数;
其中,所述目标距离的值为发射所述多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值。
第一搜索点确定模块804,用于基于所述第一路定位信号的PRN码相位和所述预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;
信号选择模块805,用于从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;
码相位搜索域确定模块806,用于基于所述第一相位搜索点、所述预设搜索步长及所述 PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;
第二捕获模块807,用于基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获;
返回模块808,用于返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对所述多路定位信号的捕获。
可见,本发明实施例所提供的方案中,接收设备可以接收多个基站发射的多路定位信号;对第一路定位信号进行捕获,得到第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,第一路定位信号为多路定位信号中的一路信号;根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数,其中,目标距离的值为发射多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;基于第一路定位信号的PRN码相位和预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;基于第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;基于PRN码相位搜索域,完成对第二路定位信号的捕获;返回从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对多路定位信号的捕获。
接收设备在捕获第一路定位信号后,可以根据第一路定位信号的PRN码相位确定第一相位搜索点,进而可以根据第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数确定PRN码相位搜索域。由于第二路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号PRN码相位的差的最大值为发射多路定位信号的每两个基站之间距离的最大值与光速及PRN码的码宽的比值,且第二路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号PRN码相位的差的最大值远小于PRN码相位的取值范围中的PRN码相位最大值,所以接收设备根据第一路定位信号的PRN码相位确定PRN码相位搜索域也就远小于PRN码相位的取值范围,这样可以缩小PRN码相位搜索域,减少捕获第二路定位信号花费的时间,能够提高信号处理的效率。
作为本发明实施例的一种实施方式,每路上述定位信号包括与发射该路定位信号的基站相邻的多个基站的PRN码码号的集合;
上述装置还可以包括:
第一解调模块(图8中未示出),用于在基于所述第二路定位信号的PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获之前,对已捕获的所述第一路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第一路定位信号包括的PRN码码号集合,将所述PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域;
上述第二捕获模块807可以包括:
信号生成子模块(图8中未示出),用于基于所述PRN码相位搜索域及所述PRN码码号搜索域,生成多个本地信号;
计算子模块(图8中未示出),用于计算每个所述本地信号的交叉模糊函数CAF值,并比较每个所述本地信号的CAF值与预设门限值的大小,得到每个所述本地信号对应的比较结果;
捕获子模块(图8中未示出),用于基于所述比较结果确定与所述第二路定位信号最接近的本地信号,完成对所述第二路定位信号的捕获。
作为本发明实施例的一种实施方式,上述装置还可以包括:
第二解调模块(图8中未示出),用于在返回从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤之前,对已捕获的所述第二路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第二路定位信号包括的PRN码码号集合;
第一并集确定模块(图8中未示出),用于确定所述PRN码码号搜索域与所述第二路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第一目标并集;
第一更新模块(图8中未示出),用于更新所述PRN码码号搜索域为所述第一目标并集。
作为本发明实施例的一种实施方式,当上述第一路定位信号失锁且上述第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,上述装置还可以包括:
第二并集确定模块(图8中未示出),用于确定已捕获的所述定位信号中除所述第一路定位信号以外的每路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第二目标并集;
第二更新模块(图8中未示出),用于更新所述PRN码码号搜索域为所述第二目标并集。
作为本发明实施例的一种实施方式,当上述第一路定位信号失锁且上述第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,上述装置还可以包括:
第二搜索点确定模块(图8中未示出),用于基于已捕获的定位信号中除所述第一路定位信号以外的一路定位信号的PRN码相位及所述预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第二相位搜索点;
第三更新模块(图8中未示出),用于更新所述第一相位搜索点为所述第二相位搜索点。
作为本发明实施例的一种实施方式,上述搜索次数确定模块803可以包括:
其中,dSTm为目标距离,Δτ为预设搜索步长,c为光速,Tc为PRN码的码宽。
作为本发明实施例的一种实施方式,上述码相位搜索域确定模块806可以包括:
其中,c0为所述第一相位搜索点,dSTm为目标距离,Δτ为预设搜索步长,c为光速,Tc为 PRN码的码宽,Np为PRN码的码片数量。
本发明实施例还提供了一种接收设备,如图9所示,包括处理器901、通信接口902、存储器903和通信总线904,其中,处理器901,通信接口902,存储器903通过通信总线904完成相互间的通信,
存储器903,用于存放计算机程序;
处理器901,用于执行存储器903上所存放的程序时,实现上述任一实施例所述的共频带定位系统中定位信号的捕获方法的步骤。
可见,本发明实施例所提供的方案中,接收设备可以接收多个基站发射的多路定位信号;对第一路定位信号进行捕获,得到第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,第一路定位信号为多路定位信号中的一路信号;根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数,其中,目标距离的值为发射多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;基于第一路定位信号的PRN码相位和预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;基于第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;基于PRN码相位搜索域,完成对第二路定位信号的捕获;返回从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对多路定位信号的捕获。
接收设备在捕获第一路定位信号后,可以根据第一路定位信号的PRN码相位确定第一相位搜索点,进而可以根据第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数确定PRN码相位搜索域。由于第二路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号PRN码相位的差的最大值为发射多路定位信号的每两个基站之间距离的最大值与光速及PRN码的码宽的比值,且第二路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号PRN码相位的差的最大值远小于PRN码相位的取值范围中的PRN码相位最大值,所以接收设备根据第一路定位信号的PRN码相位确定PRN码相位搜索域也就远小于PRN码相位的取值范围,这样可以缩小PRN码相位搜索域,减少捕获第二路定位信号花费的时间,能够提高信号处理的效率。
上述接收设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA) 总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述接收设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing, DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的共频带定位系统中定位信号的捕获方法的步骤。
可见,本发明实施例所提供的方案中,计算机可读存储介质内存储有计算机程序被处理器执行时,可以接收多个基站发射的多路定位信号;对第一路定位信号进行捕获,得到第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,第一路定位信号为多路定位信号中的一路信号;根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数,其中,目标距离的值为发射多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;基于第一路定位信号的PRN码相位和预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;基于第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;基于PRN 码相位搜索域,完成对第二路定位信号的捕获;返回从多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对多路定位信号的捕获。
接收设备在捕获第一路定位信号后,可以根据第一路定位信号的PRN码相位确定第一相位搜索点,进而可以根据第一相位搜索点、预设搜索步长及PRN码相位搜索次数确定PRN码相位搜索域。由于第二路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号PRN码相位的差的最大值为发射多路定位信号的每两个基站之间距离的最大值与光速及PRN码的码宽的比值,且第二路定位信号的PRN码相位与第一路定位信号PRN码相位的差的最大值远小于PRN码相位的取值范围中的PRN码相位最大值,所以接收设备根据第一路定位信号的PRN码相位确定PRN码相位搜索域也就远小于PRN码相位的取值范围,这样可以缩小PRN码相位搜索域,减少捕获第二路定位信号花费的时间,能够提高信号处理的效率。
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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,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 (10)
1.一种共频带定位系统中定位信号的捕获方法,其特征在于,应用于接收设备,所述方法包括:
接收多个基站发射的多路定位信号;
对第一路定位信号进行捕获,得到所述第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,所述第一路定位信号为所述多路定位信号中的一路信号;
根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数,其中,所述目标距离的值为发射所述多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;
基于所述第一路定位信号的PRN码相位和所述预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;
从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;
基于所述第一相位搜索点、所述预设搜索步长及所述PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;
基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获;
返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对所述多路定位信号的捕获。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,每路所述定位信号包括与发射该路定位信号的基站相邻的多个基站的PRN码码号的集合;
在所述基于所述第二路定位信号的PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获的步骤之前,所述方法还包括:
对已捕获的所述第一路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第一路定位信号包括的PRN码码号集合,将所述PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域;
所述基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获的步骤,包括:
基于所述PRN码相位搜索域及所述PRN码码号搜索域,生成多个本地信号;
计算每个所述本地信号的交叉模糊函数CAF值,并比较每个所述本地信号的CAF值与预设门限值的大小,得到每个所述本地信号对应的比较结果;
基于所述比较结果确定与所述第二路定位信号最接近的本地信号,完成对所述第二路定位信号的捕获。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤之前,所述方法还包括:
对已捕获的所述第二路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第二路定位信号包括的PRN码码号集合;
确定所述PRN码码号搜索域与所述第二路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第一目标并集;
更新所述PRN码码号搜索域为所述第一目标并集。
4.根据权利要求2-3任一项所述的方法,其特征在于,当所述第一路定位信号失锁且所述第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,所述方法还包括:
确定已捕获的所述定位信号中除所述第一路定位信号以外的每路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第二目标并集;
更新所述PRN码码号搜索域为所述第二目标并集。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,当所述第一路定位信号失锁且所述第一路定位信号在预设时间段内未重新捕获时,所述方法还包括:
基于已捕获的定位信号中除所述第一路定位信号以外的一路定位信号的PRN码相位及所述预设搜索步长,确定相位搜索点,作为第二相位搜索点;
更新所述第一相位搜索点为所述第二相位搜索点。
8.一种共频带定位系统中定位信号的捕获装置,其特征在于,应用于接收设备,所述装置包括:
信号接收模块,用于接收多个基站发射的多路定位信号;
第一捕获模块,用于对第一路定位信号进行捕获,得到所述第一路定位信号的伪随机噪声码PRN码相位,其中,所述第一路定位信号为所述多路定位信号中的一路信号;
搜索次数确定模块,用于根据目标距离、PRN码的码宽及预设搜索步长,确定PRN码相位搜索次数,其中,所述目标距离的值为发射所述多路定位信号的多个基站中每两个基站之间距离的最大值;
第一搜索点确定模块,用于基于所述第一路定位信号的PRN码相位和所述搜索步长,确定相位搜索点,作为第一相位搜索点;
信号选择模块,用于从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号;
码相位搜索域确定模块,用于基于所述第一相位搜索点、所述预设搜索步长及所述PRN码相位搜索次数,确定PRN码相位搜索域;
第二捕获模块,用于基于所述PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获;
返回模块,用于返回所述从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤,直到完成对所述多路定位信号的捕获。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,每路所述定位信号包括与发射该路定位信号的基站相邻的多个基站的PRN码码号的集合;
所述装置还包括:
第一解调模块,用于在基于所述第二路定位信号的PRN码相位搜索域,完成对所述第二路定位信号的捕获之前,对已捕获的所述第一路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第一路定位信号包括的PRN码码号集合,将所述PRN码码号集合作为PRN码码号搜索域;
所述第二捕获模块包括:
信号生成子模块,用于基于所述PRN码相位搜索域及所述PRN码码号搜索域,生成多个本地信号;
计算子模块,用于计算每个所述本地信号的交叉模糊函数CAF值,并比较每个所述本地信号的CAF值与预设门限值的大小,得到每个所述本地信号对应的比较结果;
捕获子模块,用于基于所述比较结果确定与所述第二路定位信号最接近的本地信号,完成对所述第二路定位信号的捕获。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第二解调模块,用于在返回从所述多路定位信号中除已捕获的定位信号以外的信号中选择一路信号,作为第二路定位信号的步骤之前,对已捕获的所述第二路定位信号进行跟踪和解调,得到所述第二路定位信号包括的PRN码码号集合;
码号搜索域更新模块,用于确定所述PRN码码号搜索域与所述第二路定位信号包括的PRN码码号集合的并集,作为第一目标并集;
第一并集确定模块,用于更新所述PRN码码号搜索域为所述第一目标并集。
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