CN112684479B - 导航接收机的二次捕获方法及其导航接收机 - Google Patents
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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
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 (2)
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;
S5、捕获成功后进入跟踪状态,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,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;
所述步骤S1和S2中的N为250。
2.一种导航接收机,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所述的导航接收机的二次捕获方法。
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