CN112527238A - 卫星导航信号相关峰低资源构建装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扩频信号相关峰低资源构建装置，尤其是一种适用于卫星导航信号的相关峰构建。包括码数控振荡器1、码生成式模块2、第一累积和清零模块3、第二累积和清零模块4、第一数据FIFO5、第二数据FIFO6、码数据FIFO7、数据处理模块8、I路累加值模块9和Q路累加值模块10；本发明提出了以卫星导航信号扩频码码片内的数字下变频累积值为初值，在码数控振荡器驱动下，通过递推计算得到相应码间距下的码片内累积值，在此基础上，计算得到卫星导航信号各相关间距的相关峰。该装置降低了占用资源，有利于多系统多频点卫星导航导航信号相关峰的构建。

Description

卫星导航信号相关峰低资源构建装置
技术领域
本发明涉及一种扩频信号相关峰构建装置，尤其是一种适用于卫星导航信号的相关峰构建，属于卫星导航技术领域。
背景技术
卫星导航信号相关峰可用于信号质量和多径监测等处理。常规模式下，采用多相关器装置实现，FPGA模式下占用硬件资源多；对于多系统多频点卫星导航接收机，需同时监测的信号数目多，硬件资源占用多的问题更突出。文献[基于差分结构的高分辨率多相关器技术.黄仰博，李井源，欧钢.微处理机，2011年8月.]采用差分结构实现多相关器以减少计算量和硬件规模。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种卫星导航信号相关峰低资源构建装置，有利于多系统多频点卫星导航导航信号相关峰的构建。
本发明所采取的技术方案如下:
码数控振荡器1在接收机内部计算时钟驱动下，按照设置的码控制字进行累加计算，每隔设定时间溢出一次，将溢出信号输出至第一累积和清零模块3、第二累积和清零模块4、码生成式模块2和数据处理模块8；
码生成式模块2用于在收到码数控振荡器1输出的溢出信号后，将当前的码片数据输出至码数据FIFO 7，按设定次数更新一次当前的码片数据；
第一累积和清零模块3用于对输入的数字下变频数据I进行累加求和，在收到码数控振荡器1输出的溢出信号后锁存当前累积值，输出至第一数据FIFO 5和数据处理模块8；
第二累积和清零模块4用于对输入的数字下变频数据Q进行累加求和，在收到码数控振荡器1输出的溢出信号后锁存当前累积值，输出至第二数据FIFO 6和数据处理模块8；
第一数据FIFO 5和第二数据FIFO 6分别用于将存储的数据经过延迟后输出至数据处理模块8；
码数据FIFO 7用于将码数据输出至数据处理模块8；
数据处理模块8用于在收到码数控振荡器1的溢出信号后，根据第一累积和清零模块3、第二累积和清零模块4、第一数据FIFO 5和第二数据FIFO 6输出的数据计算相关间距下的码片内累积值，分别对应存储至I路累加值模块9和Q路累加值模块10；
I路累加值模块9和Q路累加值模块10分别用于存储数据处理模块8输出的累积值。
其中，数据处理模块8的具体处理过程为：
(1)设定溢出信号次数i和码片计数chip_counter初始值为0，判断是否收到码数控振荡器(1)的溢出信号，若有，则进入步骤(2)；反之，则处于步骤(1)；
(2)在收到码数控振荡器1的溢出信号后，对第一累积和清零模块3输出的数据进行累计求和，记为∑I_CHIP；对第二累积和清零模块4输出的数据进行累计求和，记为∑Q_CHIP；
(3)将溢出信号次数i加1；
(4)判断溢出信号次数i是否达到设定值；若是，进入步骤(5)；否则，进入步骤(8)；
(5)锁存当前累积值∑I_CHIP，记为∑I_Latch；根据码数据FIFO 7送入码数据是1或0，对∑I_Latch取正值或负值，记为∑I_Chip_saved；读取I路累加值模块9的起始存储位置处数值，该数值与∑I_Chip_saved进行求和后，所得结果写入I路累加值模块9的起始存储位置处；将∑I_CHIP减去第一数据FIFO 5送入的数值，结果记为∑I_temp；根据码数据FIFO7送入码数据是1或0，对∑I_temp取正值或负值，记为∑I_temp_saved；并将∑I_CHIP值清零；
锁存当前累积值∑Q_CHIP，记为∑Q_Latch；根据码数据FIFO 7送入码数据是1或0，对∑Q_Latch取正值或负值，记为∑Q_Chip_saved；读取Q路累加值模块10的起始存储位置处数值，该数值与∑Q_Chip_saved进行求和后，所得结果写入Q路累加值模块10的起始存储位置处；将∑Q_CHIP减去第二数据FIFO 6送入的数值，结果记为∑Q_temp；根据码数据FIFO 7送入码数据是1或0，对∑Q_temp取正值或负值，记为∑Q_temp_saved，并将∑Q_CHIP值清零；
同时将溢出信号次数i清零；进入步骤(6)；
(6)将码片计数chip_counter加1；进入步骤(7)；
(7)判断码片计数chip_counter是否满足信号周期内的码片数值，若是，则结束本流程；否则，进入步骤(1)；
(8)判断码片计数chip_counter是否大于等于1，若是，进入步骤(9)；否则，进入步骤(1)；
(9)根据码数据FIFO 7送入数据是1或0，将第一累积和清零模块3送入的数据值设为正值或负值，该值与∑I_temp_saved相加，结果记为∑I_i_chip；读取I路累加值模块9的第i个存储位置处数值，该数值与∑I_i_chip进行求和后，所得结果写入I路累加值模块9的第i个存储位置处；将∑I_temp_saved减去第一数据FIFO 5送入的数值，得到新的∑I_temp_saved值；其中，初始时，∑I_temp_saved值为零；
根据码数据FIFO 7送入数据是1或0，将累第二积和清零模块(4)送入的数据值设为正值或负值，该值与∑Q_temp_saved相加，结果记为∑Q_i_chip；读取Q路累加值模块10的第i个存储位置处数值，该数值与∑Q_i_chip进行求和后，所得结果写入Q路累加值模块10的第i个存储位置处；将∑Q_temp_saved减去第二数据FIFO 6送入的数值，得到新的∑Q_temp_saved值(其中，初始时，∑Q_temp_saved值为零)，进入步骤(1)。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、该装置降低了硬件资源消耗，特别是FPGA实现模式下的逻辑资源占用。
2、有利于多系统多频点卫星导航导航信号相关峰的构建。
附图说明
图1是本发明的组成框图；
图2是本发明数据处理流程框图。
具体实施方式
参照图1，卫星导航信号相关峰低资源构建装置的组成：码数控振荡器1、码生成式模块2、第一累积和清零模块3、第二累积和清零模块4、第一数据FIFO5、第二数据FIFO6、码数据FIFO7、数据处理模块8、I路累加值模块9和Q路累加值模块10组成如图1所示。设码片间隔为1/N chip,以GPS系统L1频点信号为例，该信号的码速率是1.023MHz，信号相关峰间距1/10码片间距，N数值为10。
工作时刻：信号处于正常稳定跟踪状态；以扩频码相位为参考，在跟踪信号最后一个码片的码相位中间时刻启动。
对卫星导航信号相关峰低逻辑资源构建装置组成的各部分数值全部清零；数据处理8中的码片设定数值，为1个扩频码周期加1个码片的数值，即1023加1为1024；
码数控振荡器1在接收机内部计算时钟驱动下，按照设置的码控制字进行累加计算，每隔设定码片本实施例为1/10码片时间溢出一次，将溢出信号输出至第一累积和清零模块3、第二累积和清零模块4、码生成式模块2和数据处理模块8；
码生成式模块2用于在收到码数控振荡器1输出的溢出信号后，将当前的码片数据输出至码数据FIFO 7，每设定次数码片时间溢出信号更新一次当前的码片数据；
第一累积和清零模块3用于对输入的数字下变频数据I进行累加求和，在收到码数控振荡器1输出的溢出信号后锁存当前累积值，输出至第一数据FIFO 5和数据处理模块8；
第二累积和清零模块4用于对输入的数字下变频数据Q进行累加求和，在收到码数控振荡器1输出的溢出信号后锁存当前累积值，输出至第二数据FIFO 6和数据处理模块8；
第一数据FIFO 5和第二数据FIFO 6分别用于将存储的数据经过延迟后输出至数据处理模块8；
码数据FIFO 7用于将码数据输出至数据处理模块8；
数据处理模块8用于在收到码数控振荡器1的溢出信号后，根据第一累积和清零模块3、第二累积和清零模块4、第一数据FIFO 5和第二数据FIFO 6输出的数据计算相关间距下的码片内累积值，分别对应存储至I路累加值模块9和Q路累加值模块10；
I路累加值模块9和Q路累加值模块10分别用于存储数据处理模块8输出的累积值。
其中，数据处理模块8的具体处理过程为：
(1)设定溢出信号次数i和码片计数chip_counter初始值为0，判断是否收到码数控振荡器1的溢出信号，若有，则进入步骤(2)；反之，则处于步骤(1)；
(2)在收到码数控振荡器1的溢出信号后，对第一累积和清零模块3输出的数据进行累计求和，记为∑I_CHIP；对第二累积和清零模块4输出的数据进行累计求和，记为∑Q_CHIP；
(3)将溢出信号次数i加1；
(4)判断溢出信号次数i是否达到设定值；若是，进入步骤(5)；否则，进入步骤(8)；
(5)锁存当前累积值∑I_CHIP，记为∑I_Latch；根据码数据FIFO 7送入码数据是1或0，对∑I_Latch取正值或负值，记为∑I_Chip_saved；读取I路累加值模块9的起始存储位置处数值，该数值与∑I_Chip_saved进行求和后，所得结果写入I路累加值模块9的起始存储位置处；将∑I_CHIP减去第一数据FIFO 5送入的数值，结果记为∑I_temp；根据码数据FIFO7送入码数据是1或0，对∑I_temp取正值或负值，记为∑I_temp_saved；并将∑I_CHIP值清零；
锁存当前累积值∑Q_CHIP，记为∑Q_Latch；根据码数据FIFO 7送入码数据是1或0，对∑Q_Latch取正值或负值，记为∑Q_Chip_saved；读取Q路累加值模块10的起始存储位置处数值，该数值与∑Q_Chip_saved进行求和后，所得结果写入Q路累加值模块10的起始存储位置处；将∑Q_CHIP减去第二数据FIFO 6送入的数值，结果记为∑Q_temp；根据码数据FIFO 7送入码数据是1或0，对∑Q_temp取正值或负值，记为∑Q_temp_saved，并将∑Q_CHIP值清零；
同时将溢出信号次数i清零；进入步骤(6)；
(6)将码片计数chip_counter加1；进入步骤(7)；
(7)判断码片计数chip_counter是否满足码片设定数值1024，若是，则结束本流程；否则，进入步骤(1)；
(8)判断码片计数chip_counter是否大于等于1，若是，进入步骤(9)；否则，进入步骤(1)；
(9)根据码数据FIFO 7送入数据是1或0，将第一累积和清零模块3送入的数据值设为正值或负值，该值与∑I_temp_saved相加，结果记为∑I_i_chip；读取I路累加值模块9的第i个存储位置处数值，该数值与∑I_i_chip进行求和后，所得结果写入I路累加值模块的第i个存储位置处；将∑I_temp_saved减去第一数据FIFO 5送入的数值，得到新的∑I_temp_saved值；其中，初始时，∑I_temp_saved值为零；
根据码数据FIFO 7送入数据是1或0，将累第二积和清零模块4送入的数据值设为正值或负值，该值与∑Q_temp_saved相加，结果记为∑Q_i_chip；读取Q路累加值模块10的第i个存储位置处数值，该数值与∑Q_i_chip进行求和后，所得结果写入Q路累加值模块10的第i个存储位置处；将∑Q_temp_saved减去第二数据FIFO 6送入的数值，得到新的∑Q_temp_saved值(其中，初始时，∑Q_temp_saved值为零)，进入步骤(1)。
本发明提出了以卫星导航信号扩频码码片内的数字下变频累积值为初值，在码数控振荡器驱动下，通过递推计算得到相应码间距下的码片内累积值，在此基础上，计算得到各相关间距下的卫星导航信号的相关峰。该装置降低了硬件资源，特别是逻辑资源的占用，有利于多系统多频点卫星导航导航信号相关峰的构建。

Claims (2)

1.一种卫星导航信号相关峰低资源构建装置，其特征在于，包括码数控振荡器(1)、码生成式模块(2)、第一累积和清零模块(3)、第二累积和清零模块(4)、第一数据FIFO(5)、第二数据FIFO(6)、码数据FIFO(7)、数据处理模块(8)、I路累加值模块(9)和Q路累加值模块(10)；
码数控振荡器(1)在接收机内部计算时钟驱动下，按照设置的码控制字进行累加计算，每隔设定时间溢出一次，将溢出信号输出至第一累积和清零模块(3)、第二累积和清零模块(4)、码生成式模块(2)和数据处理模块(8)；
码生成式模块(2)用于在收到码数控振荡器(1)输出的溢出信号后，将当前的码片数据输出至码数据FIFO(7)，按设定次数更新一次当前的码片数据；
第一累积和清零模块(3)用于对输入的数字下变频数据I进行累加求和，在收到码数控振荡器(1)输出的溢出信号后锁存当前累积值，输出至第一数据FIFO(5)和数据处理模块(8)；
第二累积和清零模块(4)用于对输入的数字下变频数据Q进行累加求和，在收到码数控振荡器(1)输出的溢出信号后锁存当前累积值，输出至第二数据FIFO(6)和数据处理模块(8)；
第一数据FIFO(5)和第二数据FIFO(6)分别用于将存储的数据经过延迟后输出至数据处理模块(8)；
码数据FIFO(7)用于将码数据输出至数据处理模块(8)；
数据处理模块(8)用于在收到码数控振荡器(1)的溢出信号后，根据第一累积和清零模块(3)、第二累积和清零模块(4)、第一数据FIFO(5)和第二数据FIFO(6)输出的数据计算相关间距下的码片内累积值，分别对应存储至I路累加值模块(9)和Q路累加值模块(10)；
I路累加值模块(9)和Q路累加值模块(10)分别用于存储数据处理模块(8)输出的累积值。
2.根据权利要求1所述的卫星导航信号相关峰低资源构建装置，其特征在于，数据处理模块(8)的具体处理过程为：
(1)设定溢出信号次数i和码片计数chip_counter初始值为0，判断是否收到码数控振荡器(1)的溢出信号，若有，则进入步骤(2)；反之，则处于步骤(1)；
(2)在收到码数控振荡器(1)的溢出信号后，对第一累积和清零模块(3)输出的数据进行累计求和，记为∑I_CHIP；对第二累积和清零模块(4)输出的数据进行累计求和，记为∑Q_CHIP；
(3)将溢出信号次数i加1；
(4)判断溢出信号次数i是否达到设定值；若是，进入步骤(5)；否则，进入步骤(8)；
(5)锁存当前累积值∑I_CHIP，记为∑I_Latch；根据码数据FIFO(7)送入码数据是1或0，对∑I_Latch取正值或负值，记为∑I_Chip_saved；读取I路累加值模块(9)的起始存储位置处数值，该数值与∑I_Chip_saved进行求和后，所得结果写入I路累加值模块(9)的起始存储位置处；将∑I_CHIP减去第一数据FIFO(5)送入的数值，结果记为∑I_temp；根据码数据FIFO(7)送入码数据是1或0，对∑I_temp取正值或负值，记为∑I_temp_saved；并将∑I_CHIP值清零；
锁存当前累积值∑Q_CHIP，记为∑Q_Latch；根据码数据FIFO(7)送入码数据是1或0，对∑Q_Latch取正值或负值，记为∑Q_Chip_saved；读取Q路累加值模块(10)的起始存储位置处数值，该数值与∑Q_Chip_saved进行求和后，所得结果写入Q路累加值模块(10)的起始存储位置处；将∑Q_CHIP减去第二数据FIFO(6)送入的数值，结果记为∑Q_temp；根据码数据FIFO(7)送入码数据是1或0，对∑Q_temp取正值或负值，记为∑Q_temp_saved，并将∑Q_CHIP值清零；
同时将溢出信号次数i清零；进入步骤(6)；
(6)将码片计数chip_counter加1；进入步骤(7)；
(7)判断码片计数chip_counter是否满足信号周期内的码片数值，若是，则结束本流程；否则，进入步骤(1)；
(8)判断码片计数chip_counter是否大于等于1，若是，进入步骤(9)；否则，进入步骤(1)；
(9)根据码数据FIFO(7)送入数据是1或0，将第一累积和清零模块(3)送入的数据值设为正值或负值，该值与∑I_temp_saved相加，结果记为∑I_i_chip；读取I路累加值模块(9)的第i个存储位置处数值，该数值与∑I_i_chip进行求和后，所得结果写入I路累加值模块(9)的第i个存储位置处；将∑I_temp_saved减去第一数据FIFO(5)送入的数值，得到新的∑I_temp_saved值；其中，初始时，∑I_temp_saved值为零；
根据码数据FIFO(7)送入数据是1或0，将累第二积和清零模块(4)送入的数据值设为正值或负值，该值与∑Q_temp_saved相加，结果记为∑Q_i_chip；读取Q路累加值模块(10)的第i个存储位置处数值，该数值与∑Q_i_chip进行求和后，所得结果写入Q路累加值模块(10)的第i个存储位置处；将∑Q_temp_saved减去第二数据FIFO(6)送入的数值，得到新的∑Q_temp_saved值，其中，初始时，∑Q_temp_saved值为零，进入步骤(1)。
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