CN112505731B - 卫星导航信号宽范围码相位快速牵引方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扩频码相位快速牵引方法，尤其是一种适用于卫星导航信号宽范围码相位快速牵引方法。本发明通过多相位相关计算比较当前码相位跟踪误差，以码相位计数为参考，调整并逐步缩小卫星导航信号扩频码相位跟踪误差。该方法有利于卫星导航信号扩频码相位宽范围下的快速同步，适用于卫星导航信号的失锁快速重捕、从捕获到牵引的码相位快速估计。

Description

卫星导航信号宽范围码相位快速牵引方法
技术领域
本发明涉及一种扩频码相位快速牵引方法，尤其是一种适用于卫星导航信号的宽范围码相位快速牵引方法，属于卫星导航技术领域。
背景技术
卫星导航信号码相位牵引是卫星导航接收机中的重要环节,属于从信号捕获到高精度跟踪的中间过程，实现粗码相位误差到精确码相位跟踪的转接。初始码相位误差由捕获精度决定，通常在半个码片。码跟踪环路先通过宽带宽，实现信号稳定跟踪，再逐步降低码环路带宽，直到实现码相位精确跟踪。该方法，处理时间通常约在几十至上百毫秒。若卫星导航信号牵引失败，卫星导航接收机则需要重新启动捕获、牵引、跟踪处理过程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种卫星导航信号的宽范围码相位快速牵引方法,有利于卫星导航信号的快速稳定接收。
本发明所采取的技术方案如下:
一种卫星导航信号宽范围码相位快速牵引方法，包括以下过程：
(1)数据处理与控制模块设定码片间隔，计算码控制字，将码控制字写入多相位相关计算模块和码相位计数模块；
多相位相关计算模块被数据处理与控制模块启动，其按照码控制字，在内部码NCO驱动下，产生码片数据推入至内部的N位码移位寄存器(N为奇数，N大于2)中间位置，送出准备好信号给数据处理与控制模块；
(2)数据处理与控制模块收到外部启动信号后，启动多相位相关计算模块和码相位计数模块工作；
(3)码相位计数模块按照码控制字累积计数，根据码相位数判断到达码周期时，发送码周期信号给多相位相关计算模块和数据处理与控制模块；
(4)多相位相关计算模块收到码周期信号后锁存当前的多相位相关值，并将多相位相关值数据发送给数据处理与控制模块；
(5)数据处理与控制模块收到多相位相关计算模块送入的多相位相关值后，计算相应的平方和，若平方和的最大值对应多相位相关计算模块中多相位移位寄存器的中间位置，则执行步骤(6)；否则，根据最大值对应多相位相关计算模块中多相位移位寄存器的位置设置码相位数，写入码相位计数模块；码相位计数模块在当前码周期结束后，按照新的码控制字计算；返回步骤(3)；
(6)数据处理与控制模块判断码片间隔是否为预期设定值，若是，则输出完成信号，否则，将当前码片间隔缩小一半，计算对应的码控制字，并发送给多相位相关计算模块和码相位计数模块；码相位计数模块在当前码周期结束后，按照新的码控制字计算；返回步骤(3)。
其中，步骤(5)中，根据最大值对应多相位相关计算模块中多相位移位寄存器的位置设置码相位数，写入码相位计数模块；具体为：
若最大值处于多相位相关计算模块中N位码移位寄存器的左边位置，且距离中间位置的数值为m，则设置码相位数为m，写入码相位计数模块；若最大值处于多相位相关计算模块中N位码移位寄存器的右边位置，且距离中间位置的数值为m，则设置码相位数为码周期内的间隔总数减((N-m)/2)，写入码相位计数模块。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明可将码相位误差扩大到正负1个码片，甚至更多；实现了宽范围码相位的同步。
2、本发明采用多相位相关计算比较当前码相位跟踪误差，结合码周期和码控制字，快速缩小码相位误差。
附图说明
图1是本发明的组成框图；
图2是数据处理与控制框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步介绍。
以GPS L1频点信号为例，该信号扩频码速率1.023MHz，接收机工作时钟50MHz，码NCO位宽16bit；移位寄存器位宽为5；设定最终的码间隔为1/4码片；当前捕获码相位误差是1码片。
参照图1和图2，卫星导航信号的宽范围码相位快速牵引组成：数据处理与控制模块1、多相位相关计算模2和码相位计数模块3，其中多相位相关计算模块2的组成为：多相位相关计算控制、码数控振荡器、码发生器、N位码移位寄存器、N组积分清零和乘法器。
具体实现过程为：
(1)数据处理与控制模块设定码片间隔，计算码控制字，将码控制字写入多相位相关计算模块和码相位计数模块；
多相位相关计算模块被数据处理与控制模块启动，其按照码控制字，在内部码NCO驱动下，产生码片数据推入至内部的多相位移位寄存器中间位置，送出准备好信号给数据处理与控制模块。
(2)数据处理与控制模块收到外部启动信号后，启动多相位相关计算模块和码相位计数模块工作。
(3)码相位计数模块按照码控制字累积计数，根据码相位数判断到达码周期时，发送码周期信号给多相位相关计算模块和数据处理与控制模块；
(4)多相位相关计算模块收到码周期信号后锁存当前的多相位相关值，并将多相位相关值数据发送给数据处理与控制模块；
(5)数据处理与控制模块收到多相位相关计算模块送入的多相位相关值后，计算相应的平方和，若平方和的最大值对应多相位相关计算模块中多相位移位寄存器的中间位置，则执行步骤(6)；否则，若最大值处于多相位相关计算模块中N位码移位寄存器的左边位置，且距离中间位置的数值为1，则设置码相位数为1，写入码相位计数模块；若最大值处于多相位相关计算模块中N位码移位寄存器的右边位置，且距离中间位置的数值为1，则设置码相位数为码周期内的间隔总数减((5-1)/2)，写入码相位计数模块；码相位计数模块在当前码周期结束后，按照新的码控制字计算；返回步骤(3)。
(6)数据处理与控制模块判断码片间隔是否为预期设定值(本实施例为1/4码片)，若是，则输出信号，否则，将当前码片间隔缩小一半，计算对应的码控制字，并发送给多相位相关计算模块和码相位计数模块；码相位计数模块在当前码周期结束后，按照新的码控制字计算；返回步骤(3)。
本发明通过多相位相关计算比较当前码相位跟踪误差，以码相位计数为参考，调整并逐步缩小卫星导航信号扩频码相位跟踪误差。该方法有利于卫星导航信号扩频码相位宽范围下的快速同步，适用于卫星导航信号的失锁快速重捕、从捕获到牵引的码相位快速估计。

Claims (2)

1.一种卫星导航信号宽范围码相位快速牵引方法，其特征在于，包括以下过程：
(1)数据处理与控制模块设定码片间隔，计算码控制字，将码控制字写入多相位相关计算模块和码相位计数模块；多相位相关计算模块被数据处理与控制模块启动，按照码控制字，在内部码NCO驱动下产生码片数据推入至内部的N位码移位寄存器中间位置，送出准备好信号给数据处理与控制模块；
(2)数据处理与控制模块收到外部启动信号后，启动多相位相关计算模块和码相位计数模块工作；
(3)码相位计数模块按照码控制字累积计数，根据码相位数判断到达码周期时，发送码周期信号给多相位相关计算模块和数据处理与控制模块；
(4)多相位相关计算模块收到码周期信号后锁存当前的多相位相关值，并将多相位相关值数据发送给数据处理与控制模块；
(5)数据处理与控制模块收到多相位相关计算模块送入的多相位相关值后，计算相应的平方和，若平方和的最大值对应多相位相关计算模块中N位码移位寄存器的中间位置，则执行步骤(6)；否则，根据最大值对应多相位相关计算模块中N位码移位寄存器的位置设置码相位数，写入码相位计数模块；码相位计数模块在当前码周期结束后，按照新的码控制字计算；返回步骤(3)；
(6)数据处理与控制模块判断码片间隔是否为预期设定值，若是，则输出完成信号，否则，将当前码片间隔缩小一半，计算对应的码控制字，并发送给多相位相关计算模块和码相位计数模块；码相位计数模块在当前码周期结束后，按照新的码控制字计算；返回步骤(3)。
2.根据权利要求1所述的一种卫星导航信号宽范围码相位快速牵引方法，其特征在于，步骤(5)中，根据最大值对应多相位相关计算模块中N位码移位寄存器的位置设置码相位数，写入码相位计数模块；具体为：
若最大值处于多相位相关计算模块中N位码移位寄存器的左边位置，且距离中间位置的数值为m，则设置码相位数为m，写入码相位计数模块；若最大值处于多相位相关计算模块中多相位移位寄存器的右边位置，且距离中间位置的数值为m，则设置码相位数为码周期内的间隔总数减(N-m)/2，写入码相位计数模块。
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