CN112684479A - 导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机 - Google Patents

导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机 Download PDF

Info

Publication number
CN112684479A
CN112684479A CN202011321835.9A CN202011321835A CN112684479A CN 112684479 A CN112684479 A CN 112684479A CN 202011321835 A CN202011321835 A CN 202011321835A CN 112684479 A CN112684479 A CN 112684479A
Authority
CN
China
Prior art keywords
navigation receiver
capture
code
peak
autocorrelation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011321835.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112684479B (zh
Inventor
刘哲
黄龙
孙广富
李柏渝
唐小妹
鲁祖坤
邱杨
孙涛
刘小汇
都倩倩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202011321835.9A priority Critical patent/CN112684479B/zh
Publication of CN112684479A publication Critical patent/CN112684479A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112684479B publication Critical patent/CN112684479B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种导航接收机的二次捕获方法，包括步骤S1：设定分段捕获的段长为250个码片，按码相位由小到大的顺序对自相关函数开始搜索捕获；S2：当搜索到自相关幅值0大于捕获阈值时，以当前码相位的位置为基准，将码元寄存器左移半个段长即125个码片；S3：再进行一次分段捕获；S4：当搜索到自相关幅值1大于捕获阈值时，捕到相关峰，捕获成功，停止捕获，输出此位置对应的码相位与载波频率。还包括一种运行上述方法的导航接收机。消耗资源小，成本较低，算法简单，易于实现，可以有效解决由于自相关函数的多峰值特性引起的接收机误检或漏检的问题。

Description

导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域，具体的涉及一种导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机。
背景技术
为了提高卫星通信技术的安全性与可靠性，必须解决卫星通信中各类干扰问题，然而抗干扰处理对调制信号比如BPSK带来一些负面影响，即造成调制信号自相关函数的旁峰幅值增大，给捕获带来极大的困难，很容易捕到旁峰造成误捕获。另外BOC(1,1)调制信号的自相关函数本身就具有多峰性，这增加了信号捕获与跟踪的复杂性，传统的信号搜索捕获算法如线性搜索捕获、串行搜索捕获和并行搜索捕获无法完美解决多峰性问题，
目前为了消除由于BOC(1,1)信号自相关函数的多峰性造成的误捕获方法主要有两类：一类是将BOC信号自相关函数的多峰变单峰；另一类是减小或消除BOC信号自相关函数的旁峰，提高峰值比。BPSK-like算法失去了窄相关峰特性，这使得BOC信号失去了其跟踪精度高的优势；自相关边峰对消技术(ASPeCT)算法、Filter算法、SCC算法和三路并行相关捕获算法都是通过增加额外的相关支路来确定主峰，使硬件结构变得复杂；还有一些算法虽然保留了较窄的主峰，但是算法复杂度高或硬件资源消耗太大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机，能够解决自相关函数的多峰值特性引起的接收机误检或漏检的问题。
根据本发明实施例的一种导航接收机的二次捕获方法，包括以下步骤：
S1：设定分段捕获的段长为N个码片，按码相位由小到大的顺序对自相关函数开始搜索并进行第一次分段捕获；
S2：当搜索到自相关幅值0大于捕获阈值时，以当前码相位的位置为基准，将码元寄存器左移半个段长即N/2个码片；
S3：进行第二次分段捕获；
S4：当搜索到自相关幅值1大于捕获阈值时，捕到相关峰，输出此位置对应的码相位与载波频率。
根据本发明实施例的一种导航接收机，包括导航接收机本体，所述导航接收机本体运行上述的导航接收机的二次捕获方法。
根据本发明实施例的导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机，至少具有如下技术效果：本发明实施方式采用了在局部范围的分段捕获方式，从而避免了在其他范围内进行不必要的搜索，提高了信号捕获的效率和速度。对自相关函数开始分段捕获，无论第一次捕到的是旁峰还是主峰，以当前码相位的位置为基准，将码相位搜索位置前移半个段长后，再进行一次分段捕获，即二次捕获，二次捕获捕到的峰值恰好位于捕获段的中间位置，且第二次捕到的就是主峰。
对于BOC(1,1)信号，二次捕获方法依然保留着其自相关函数较窄的主峰，有着较高的捕获精度，且确认了捕获的主峰位置，有效解决了接收机误捕获的问题；对于抗干扰情况下的BPSK信号，二次捕获方法通过码相位搜索位置平移的方式，很容易解决了由于旁峰导致的误捕获问题，本发明方法调用同一个捕获模块，消耗资源小，成本较低，算法简单，易于实现。
根据本发明的一些实施例，还包括步骤S5、捕获成功后进入跟踪状态。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S5中当捕获成功进入跟踪状态时，通过测距值和载噪比对二次捕获的正确性进行衡量验证。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S1和S2中的N为250。
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为本发明实施例中二次捕获方法的流程图；
图2为本发明实施例中一种二次捕获的分析图；
图3为本发明实施例中另一种二次捕获的分析图；
图4为本发明实施例中标准BOC(1,1)信号的二次捕获验证示意图。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参考图1，一种导航接收机的二次捕获方法，包括以下步骤
S1：设定分段捕获的段长为250个码片，按码相位由小到大的顺序对自相关函数开始搜索捕获；
S2：当搜索到自相关幅值0大于捕获阈值时，以当前码相位的位置为基准，将码元寄存器左移半个段长即125个码片；
当然，分段捕获段长可以设定为其他数值，本发明将分段捕获的段长设定为250个码片是一个经验值，是为了提高捕获速度和效率而设定的，也可以设定为其他值。
S3：再进行一次分段捕获；
S4：当搜索到自相关幅值1大于捕获阈值时，捕到相关峰，捕获成功，停止捕获，输出此位置对应的码相位与载波频率；
S5：捕获成功进入跟踪状态时，从测距值和载噪比两个方面来衡量验证二次捕获的正确性。
幅值0和幅值1有可能相等也有可能不相等，参考图2为，第一次捕获的幅值0与第二次捕获的幅值1相等，这是由于旁峰与主峰位置位于同一捕获段内，捕获结果即为主峰的幅值。参考图3，第一次捕获的幅值0与第二次捕获的幅值1不相等，这是由于旁峰与主峰位置恰好位于两个捕获段内，第一次分段捕获时首先捕到旁峰，第二次捕获便捕到了主峰，旁峰与主峰的幅值不相等导致的。
参考图4为标准BOC(1,1)信号的二次捕获验证，验证是在捕获成功后进入跟踪状态时进行的，跟踪是利用了C/A码自相关函数相关峰的对称性：若早码与迟码的相关值相等，那么早码与迟码的中间位置即为最大相关峰。以标准的BOC(1,1)信号的自相关函数为例，相关值最大为1，其码速率为1.023M个码片(对应半边的测距宽度约为977.5ns)，早码与迟码的相关间隔为0.5个码片，当早码与迟码的相关峰基本相等时，对应码片分别为-0.875和-0.375，对应的幅值相等都为0.12和0.12，依据早准迟码的相位差等间距可知准码对应的码片为-0.625，幅值为0.37。可以看出成功捕获的相关峰其测距值约有625ns的偏差，载噪比下降了约4dB，从测距值和载噪比上就明显看出捕获到的是旁峰。
本发明实施例还包括一种运行上述方法的导航接收机。
综上所述，本发明实施方式采用了局部捕获方式，即分段捕获，从而避免了在其他范围内进行不必要的搜索，提高了信号捕获的效率和速度。对自相关函数开始分段捕获，无论第一次捕到的是旁峰还是主峰，以当前码相位的位置为基准，将码相位搜索位置前移半个段长即125个码片后，再进行一次分段捕获，即二次捕获，这次捕到的峰值恰好位于捕获段的中间位置，且第二次捕到的就是主峰。捕获成功开始进入信号跟踪状态。然后从跟踪状态时的测距值和载噪比两个方面来衡量验证二次捕获的正确性，当测距值产生一定偏差且载噪比有一定下降时可以认定捕获的是旁峰，其中测距值与捕获信号的码速率有关，具体偏差多少可以依据码速率推算出。
码速率对应一个码片宽度，以标准BOC(1,1)信号为例，在±一个码片内包含1个主峰，两个旁峰，它的码速率为1.023M/码片，即一个码片宽度约为977.5ns，,主峰处的测距值为0，当捕获峰值的码片位置为-0.625时，那么捕获峰值的测距值为977.5*(-0.625)约等于625ns。推算公式为测距值＝1/码速率*码片位置。
载噪比与相关值和相关峰的形状有关，载噪比＝信号功率/噪声功率，如果参加运算量的物理量不是信号功率，而是信号幅值，那么两个幅值量之比需要平方之后才变成它们相应的功率比。相关峰的形状不同，主峰和旁峰的相关值比率就会不同，仍然以标准BOC(1,1)信号为例，其主峰的相关值为1，旁峰最大值的相关值为0.37，所以相对于主峰，旁峰约下降了4dB即10*lg[(1-0.37)/1]2≈-4dB。
二次捕获方法利用软件实现，调用同一个捕获模块，消耗资源小，成本较低，算法简单，易于实现，可以有效解决由于自相关函数的多峰值特性引起的接收机误检或漏检的问题。并且已经在已在北斗三号的某接收终端进行过试验，验证了该方法的正确性和有效性。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种导航接收机的二次捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：设定分段捕获的段长为N个码片，按码相位由小到大的顺序对自相关函数开始进行第一次搜索和分段捕获；
S2：当搜索到自相关幅值0大于捕获阈值时，以当前码相位的位置为基准，将码元寄存器左移半个段长即N/2个码片；
S3：进行第二次搜索和分段捕获；
S4：当搜索到自相关幅值1大于捕获阈值时，视为捕到相关峰，输出此位置对应的码相位与载波频率。
2.根据权利要求1所述的导航接收机的二次捕获方法，其特征在于：还包括步骤S5、捕获成功后进入跟踪状态。
3.根据权利要求2所述的导航接收机的二次捕获方法，其特征在于：所述步骤S5中当捕获成功进入跟踪状态时，通过测距值和载噪比对二次捕获的正确性进行衡量验证。
4.根据权利要求1所述的导航接收机的二次捕获方法，其特征在于：所述步骤S1和S2中的N为250。
5.一种导航接收机，其特征在于，包括导航接收机本体，所述导航接收机本体运行权利要求1至4任意一项所述的导航接收机的二次捕获方法。
CN202011321835.9A 2020-11-23 2020-11-23 导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机 Active CN112684479B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011321835.9A CN112684479B (zh) 2020-11-23 2020-11-23 导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011321835.9A CN112684479B (zh) 2020-11-23 2020-11-23 导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112684479A true CN112684479A (zh) 2021-04-20
CN112684479B CN112684479B (zh) 2023-06-16

Family

ID=75446761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011321835.9A Active CN112684479B (zh) 2020-11-23 2020-11-23 导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112684479B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1157416A (zh) * 1995-12-15 1997-08-20 塞克斯丹航空电子公司 消除多路误差的接收卫星定位信号的方法和电路
KR19990074141A (ko) * 1998-03-06 1999-10-05 서평원 씨디엠에이(cdma)방식의 이동 통신망에서 피엔(pn)옵셋의할당 및 피엔(pn)코드의 포착 방법
CN101666869A (zh) * 2009-09-21 2010-03-10 浙江大学 微弱卫星导航信号二次捕获方法与装置
CN102508263A (zh) * 2011-11-08 2012-06-20 北京航空航天大学 一种采用多通道并行相关峰采样监测信号质量的方法
CN103675851A (zh) * 2013-12-19 2014-03-26 胡辉 基于相关函数分离重构的BOC(m,n)信号的捕获方法
CN106772471A (zh) * 2016-11-16 2017-05-31 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于gpu的长码分段重叠局部相关捕获方法
CN109407121A (zh) * 2018-11-15 2019-03-01 北京遥感设备研究所 一种可配置的导航信号兼容捕获跟踪装置
CN110045398A (zh) * 2019-04-30 2019-07-23 中国人民解放军国防科技大学 一种基于最优相关间隔的码相位过零点偏差抑制方法
CN110895342A (zh) * 2019-09-16 2020-03-20 上海航天控制技术研究所 一种多路码相位分段并行相关累积的快速捕获方法
CN110943758A (zh) * 2019-11-12 2020-03-31 天津津航计算技术研究所 基于多普勒频率变化率和频率联合搜索的二次捕获方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1157416A (zh) * 1995-12-15 1997-08-20 塞克斯丹航空电子公司 消除多路误差的接收卫星定位信号的方法和电路
KR19990074141A (ko) * 1998-03-06 1999-10-05 서평원 씨디엠에이(cdma)방식의 이동 통신망에서 피엔(pn)옵셋의할당 및 피엔(pn)코드의 포착 방법
CN101666869A (zh) * 2009-09-21 2010-03-10 浙江大学 微弱卫星导航信号二次捕获方法与装置
CN102508263A (zh) * 2011-11-08 2012-06-20 北京航空航天大学 一种采用多通道并行相关峰采样监测信号质量的方法
CN103675851A (zh) * 2013-12-19 2014-03-26 胡辉 基于相关函数分离重构的BOC(m,n)信号的捕获方法
CN106772471A (zh) * 2016-11-16 2017-05-31 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于gpu的长码分段重叠局部相关捕获方法
CN109407121A (zh) * 2018-11-15 2019-03-01 北京遥感设备研究所 一种可配置的导航信号兼容捕获跟踪装置
CN110045398A (zh) * 2019-04-30 2019-07-23 中国人民解放军国防科技大学 一种基于最优相关间隔的码相位过零点偏差抑制方法
CN110895342A (zh) * 2019-09-16 2020-03-20 上海航天控制技术研究所 一种多路码相位分段并行相关累积的快速捕获方法
CN110943758A (zh) * 2019-11-12 2020-03-31 天津津航计算技术研究所 基于多普勒频率变化率和频率联合搜索的二次捕获方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIN, HONGLEI 等: "A design and optimization of channel combining acquisition detection with GNSS signal containing pilot channel" *
吴伟 等: "基于自相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法研究" *
林界等: "一种改进的时域优化捕获算法", 《微型机与应用》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112684479B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110114696B (zh) 用于卫星导航系统的信号捕获方法及接收机
US6363049B1 (en) Adaptive acquisition system for CDMA and spread spectrum systems compensating for frequency offset and noise
CN106646546A (zh) 一种卫星信号多维快速捕获方法及系统
JP2780697B2 (ja) 相関復調における同期捕捉方法及び装置
CN102662183B (zh) Gps信号捕获方法与系统
CN105005057B (zh) 一种北斗导航系统d1导航电文的捕获方法
CN102520423A (zh) 卫星导航接收机长周期伪随机扩频码的快速捕获电路及其捕获方法
CN106291615B (zh) 一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法
CN107085222A (zh) 一种 boc 信号捕获方法和卫星导航接收机
CN101520505B (zh) 全球卫星导航系统弱信号下的自适应相干累积联合捕获方法
CN106291614A (zh) 用于在多路径环境中跟踪卫星无线电导航信号的装置
CN101206255A (zh) 一种捕获gps弱信号的方法
CN115755108A (zh) 基于iq支路的sqm卫星导航欺骗检测方法
CN108449300A (zh) 一种ofdm系统帧同步方法
CN114814902A (zh) 一种码间差分与补零块的北斗弱信号捕获方法及系统
CN100385815C (zh) 一种具有判决门限自适应估计功能的pn码捕获方法
CN112684479A (zh) 导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机
CN114217329A (zh) 一种基于串行搜索的短码捕获方法
CN103760578A (zh) 一种gnss卫星导航信号的无模糊跟踪方法
CN108562918A (zh) 基于相关移位BOC(n,n)无模糊度捕获方法及装置
CN105656511B (zh) 一种适应于有频偏和低信噪比环境下的差分相关捕获方法
CN102394669B (zh) 一种用于高增益扩频通信系统的快速伪码捕获方法
O'Driscoll et al. Software receiver strategies for the acquisition and re-acquisition of weak GPS signals
KR20010094752A (ko) 코드 위상 상관을 위한 방법 및 장치
CN102411148A (zh) 一种快速捕获导航卫星信号的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant