CN111708057A - 基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置及方法，捕获装置包括匹配滤波器模块、补零复数FFT运算模块、取模值运算模块和捕获检测与控制模块；C波段全向天线接收卫星下行信号，射频模块对信号进行处理得到数字中频信号，经匹配滤波器模块匹配滤波，对应码相位的相关累加结果进行PMF‑FFT计算；对FFT计算的结果取模并与设定好的门限值进行比较，确定跟踪卫星信号的载波与码偏移，针对转发式卫星导航试验系统C1频点信号，提供了一种基于PMF‑FFT的快速捕获装置和方法，可以有效地提高捕获效率。

Description

基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置及方法
技术领域
本发明是一种基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置及方法，用于转发式卫星导航信号接收终端的信号处理等领域。
背景技术
转发式卫星导航试验系统是最早由中国科院国家天文台和中国科学院国家授时中心提出，现在由中国科学院国家授时中心主要负责运维的我国自主独立设计建设的卫星导航试验系统。同时，转发式卫星导航试验系统是中国第二代卫星导航系统重大专项实施方案确定建设试验系统，是一个星地综合的卫星导航试验系统，为北斗系统提供外场星地综合试验环境。转发式卫星导航系统的C1频点信号码长为10230个码片，码速率为10.23Mcps.是传统GPS L1频点信号CA码长与码速率的10倍，如果对C1频点信号的捕获继续使用传统的线性搜索、并行频率搜索、并行码相位搜索方法，将会消耗较多的计算资源与计算时间。会延长首次定位时间与重补获时间，影响接收终端的捕获性能。
因此，有必要针对转发式卫星导航试验系统C1频点信号提出一种快速捕获装置与方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置及方法，有效提高导航试验系统C1频点信号捕获效率。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置，包括匹配滤波器模块、补零复数FFT运算模块、取模值运算模块和捕获检测与控制模块；
所述匹配滤波器模块用于将射频输入的数字中频信号进行处理，得到M点复数相关结果；
所述补零复数FFT运算模块与匹配滤波器模块相连，用于将匹配滤波器处理的M点复数相关结果做补零FFT运算；
取模值运算模块与补零FFT运算模块相连，将补零FFT运算得到的S个复数值分别取模值，即
Figure BDA0002553037190000021
运算；
捕获检测与控制模块与取模值运算模块相连，得到S个模值中的最大值，并与门限值进行比较判断得到搜索结果，输出对卫星信号的捕获结果。
进一步，所述的匹配滤波器模块包括信号延迟寄存器、乘法器、本地载波NCO、本地码NCO和匹配相关器。
一种基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获方法，包括以下步骤：
步骤1：C波段全向天线接收卫星下行信号，射频模块对信号进行下变频、滤波放大、AD转换得到数字中频信号；
步骤2：数字中频信号进入匹配滤波器模块进行匹配滤波，并将得到对应码相位的相关累加结果送入补零复数FFT运算模块，即进行PMF-FFT计算；
步骤3：对FFT计算的结果取模，选择最大值并与设定好的门限值进行比较，确定跟踪卫星信号的载波与码偏移。
进一步，所述步骤2中的匹配滤波计算过程如下：
1)平衡调制，得到复数形式的信号；
2)信号延迟，复信号送入号延迟寄存器以采样周期Ts为间隔进行延迟；
3)匹配相关，将延迟寄存器锁存的复信号与本地产生的伪码进行匹配相关得到KN个相关结果，其中，N为一个扩频码周期，K＝Tc/Ts为数据采用因子，Tc为码元周期；
4)分段累加，将KN个点平均分为M段，每段有X个相关结果，分段累加后得到M个结果，M＝NK/X；
5)补零FFT，将M个相关的结果补(S-M)个0后送入补零FFT运算模块，其中，S为2的整数次幂。
进一步，所述步骤3中的门限值为经验值。
本发明基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置，包括匹配滤波器模块、补零复数FFT运算模块、取模值运算模块和捕获检测与控制模块；C波段全向天线接收卫星下行信号，射频模块对信号进行处理得到数字中频信号，经匹配滤波器模块匹配滤波，对应码相位的相关累加结果进行PMF-FFT计算；对FFT计算的结果取模并与设定好的门限值进行比较，确定跟踪卫星信号的载波与码偏移，针对转发式卫星导航试验系统C1频点信号，提供了一种基于PMF-FFT的快速捕获装置和方法，可以有效地提高捕获效率。
附图说明
图1为本发明基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置结构图
图2为本发明中匹配滤波器结构图
图3为本发明基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获方法流程图
图4为实施实例捕获效果图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明的捕获装置包括了匹配滤波器模块、补零复数FFT运算模块、取模值运算模块、捕获检测与控制模块。
匹配滤波器模块将射频输入的数字中频信号进行处理，得到M点复数相关结果。这步操作的核心功能是助于确定接收到数字中频信号的码相位偏移量。补零复数FFT运算模块与匹配滤波器模块相连，将匹配滤波器的结果做补零FFT运算。取模值运算模块与补零FFT运算模块相连，将FFT得到的S个复数值分别取模值，即
Figure BDA0002553037190000031
运算。捕获检测与控制模块与取模值运算模块相连，得到的S个模值中的最大值，并与门限值进行比较判断，得到搜索的结果，输出对卫星信号的捕获结果。
如图2所示，匹配滤波器模块包括信号延迟寄存器、乘法器、本地载波NCO、本地码NCO、匹配相关器；数字中频信号进入匹配滤波器之后首先经过平衡调制，得到复数形式的信号，复信号送入号延迟寄存器以采样周期Ts为间隔进行延迟，在每个延迟模块，将延迟寄存器锁存的复信号与本地产生的伪码进行匹配相关得到KN个相关结果，将KN个点平均分为M段，每段有X个相关结果，分段累加后得到M个结果，M个相关的结果补(S-M)个0后送入S点补零FFT运算模块。其中，N为一个扩频码周期，K＝Tc/Ts为数据采用因子，Tc为码元周期，Ts为采样周期，M＝NK/X，S为2的整数次幂。
如图3所示，基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获方法实施步骤如下：
步骤1：C波段全向天线接收卫星下行信号，射频模块对信号进行下变频、滤波放大、AD转换等处理，得到数字中频信号；
步骤2：数字中频信号进入匹配滤波器模块进行匹配滤波，并将得到对应码相位的相关累加结果送入补零复数FFT运算模块，即进行PMF-FFT计算；
步骤3：对FFT计算的结果取模，选择最大值并与设定好的门限值进行比较，确定跟踪卫星信号的载波与码偏移。
步骤2中的匹配滤波计算过程，包括了以下几步：
1)平衡调制，得到复数形式的信号；
2)信号延迟，复信号送入号延迟寄存器以采样周期Ts为间隔进行延迟；
3)匹配相关，将延迟的信号与本地的码进行相关K*N个相关结果；
4)分段累加，将K*N个点平均分为M段，每段有X个相关结果，分段累加后得到M个结果；
5)补零FFT，M个相关的结果补(S-M)个0后送入S点补零FFT运算模块。其中，N为一个扩频码周期，K＝Tc/Ts为数据采用因子，Tc为码元周期，Ts为采样周期，M＝N*K/X，S为2的整数次幂；
具体实施例中，仿真信号参数设置如表1所示，采样率1/Ts＝20.48MHz，中频为16MHz，预设定的多普勒频偏为3.1KHz，码偏移为0码片，与本地码同相。Tc＝1ms，M＝S＝128,则每次计算，延迟寄存器中存储的数据点数为K*N＝20480，每段的长度为X＝160。
表1
Figure BDA0002553037190000051
优选的，当M的值为2的整数次幂且与S值一致时，可以不补零，直接进行FFT计算。
按以上实施实例得到的捕获结果如图4所示。
参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置，其特征在于：包括匹配滤波器模块、补零复数FFT运算模块、取模值运算模块和捕获检测与控制模块；
所述匹配滤波器模块用于将射频输入的数字中频信号进行处理，得到M点复数相关结果；
所述补零复数FFT运算模块与匹配滤波器模块相连，用于将匹配滤波器处理的M点复数相关结果做补零FFT运算；
取模值运算模块与补零FFT运算模块相连，将补零FFT运算得到的S个复数值分别取模值，即
Figure FDA0002553037180000011
运算；
捕获检测与控制模块与取模值运算模块相连，得到S个模值中的最大值，并与门限值进行比较判断得到搜索结果，输出对卫星信号的捕获结果。
2.根据权利要求1所述的基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获装置，其特征在于：所述的匹配滤波器模块包括信号延迟寄存器、乘法器、本地载波NCO、本地码NCO和匹配相关器。
3.一种基于权利要求2所述捕获装置的基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：C波段全向天线接收卫星下行信号，射频模块对信号进行下变频、滤波放大、AD转换得到数字中频信号；
步骤2：数字中频信号进入匹配滤波器模块进行匹配滤波，并将得到对应码相位的相关累加结果送入补零复数FFT运算模块，即进行PMF-FFT计算；
步骤3：对FFT计算的结果取模，选择最大值并与设定好的门限值进行比较，确定跟踪卫星信号的载波与码偏移。
4.根据权利要求3所述的基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获方法，其特征在于所述步骤2中的匹配滤波计算过程如下：
1)平衡调制，得到复数形式的信号；
2)信号延迟，复信号送入号延迟寄存器以采样周期Ts为间隔进行延迟；
3)匹配相关，将延迟寄存器锁存的复信号与本地产生的伪码进行匹配相关得到KN个相关结果，其中，N为一个扩频码周期，K＝Tc/Ts为数据采用因子，Tc为码元周期；
4)分段累加，将KN个点平均分为M段，每段有X个相关结果，分段累加后得到M个结果，M＝NK/X；
5)补零FFT，将M个相关的结果补(S-M)个0后送入补零FFT运算模块，其中，S为2的整数次幂。
5.根据权利要求3所述的基于转发式卫星导航试验系统的卫星信号捕获方法，其特征在于：所述步骤3中的门限值为经验值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112698373A (zh) * 2020-12-10 2021-04-23 中国科学院国家授时中心 一种实现地面产生导航信号精密测距的装置和方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060047459A1 (en) * 2003-09-02 2006-03-02 Sirf Technology, Inc. Edge-aligned ratio counter
CN101699776A (zh) * 2009-11-10 2010-04-28 京信通信系统（中国）有限公司 一种应用于CDMA2000 1x系统的下行同步方法
CN103837878A (zh) * 2014-02-12 2014-06-04 深圳市峰华经纬科技有限公司 一种gnss卫星信号捕捉方法
CN104536016A (zh) * 2014-11-05 2015-04-22 北京大学 一种gnss新体制信号捕获装置及方法
CN105301608A (zh) * 2015-10-30 2016-02-03 西安烽火电子科技有限责任公司 高动态接收机及其对北斗卫星信号b1频点的捕获方法
CN106646546A (zh) * 2016-12-20 2017-05-10 南京六九零二科技有限公司 一种卫星信号多维快速捕获方法及系统
CN106788584A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 上海物联网有限公司 一种适应于长码字应用的改进pmf‑fft捕获方法
CN108008419A (zh) * 2017-11-28 2018-05-08 北京卫星信息工程研究所 基于fpga的抗转发式欺骗干扰方法及其检测系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060047459A1 (en) * 2003-09-02 2006-03-02 Sirf Technology, Inc. Edge-aligned ratio counter
CN101699776A (zh) * 2009-11-10 2010-04-28 京信通信系统（中国）有限公司 一种应用于CDMA2000 1x系统的下行同步方法
CN103837878A (zh) * 2014-02-12 2014-06-04 深圳市峰华经纬科技有限公司 一种gnss卫星信号捕捉方法
CN104536016A (zh) * 2014-11-05 2015-04-22 北京大学 一种gnss新体制信号捕获装置及方法
CN105301608A (zh) * 2015-10-30 2016-02-03 西安烽火电子科技有限责任公司 高动态接收机及其对北斗卫星信号b1频点的捕获方法
CN106646546A (zh) * 2016-12-20 2017-05-10 南京六九零二科技有限公司 一种卫星信号多维快速捕获方法及系统
CN106788584A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 上海物联网有限公司 一种适应于长码字应用的改进pmf‑fft捕获方法
CN108008419A (zh) * 2017-11-28 2018-05-08 北京卫星信息工程研究所 基于fpga的抗转发式欺骗干扰方法及其检测系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王尔申等: "北斗接收机B1信号改进捕获算法研究", 《沈阳航空航天大学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112698373A (zh) * 2020-12-10 2021-04-23 中国科学院国家授时中心 一种实现地面产生导航信号精密测距的装置和方法

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