CN112703426B - 一种卫星信号处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种卫星信号处理方法及装置，用于降低捕获卫星信号时的功耗，提高卫星搜索速度。该方法包括：在第一卫星信号被捕获后，跟踪锁定第一卫星信号，以获取第一卫星信号的第一信号参数，第一信号参数包括第一多普勒频移和第一码相位(S301)；根据第一信号参数确定与第一卫星信号同源的第二卫星信号的第二信号参数，第二信号参数包括第二多普勒频移和第二码相位(S302)；根据第二信号参数跟踪锁定第二卫星信号(S303)；根据锁定后的第一卫星信号和锁定后的第二卫星信号完成定位(S304)。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种卫星信号处理方法及装置。
背景技术
全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)接收机广泛应用于各种场景，属于通信领域的一种技术应用。通常GNSS接收机中会包括射频处理模块、捕获模块、跟踪模块和定位模块；其中，当接收到卫星信号后，射频处理模块用于对接收到的卫星信号进行预处理，捕获模块和跟踪模块用于对该卫星信号进行捕获和跟踪处理，定位模块用于实现最终的导航定位。
如图1所示，为一种应用于北斗3号系统的多频接收机的结构示意图，该多频接收机用于接收B1I和B1C两个频段的卫星信号。其中B1I为传统信号，其标称载波频率为1561.098MHz、伪码周期为1ms、伪码速率为2.046Mbps；B1C是一种新型北斗信号，其标称载波频率为1575.42MHz、伪码周期为10ms、伪码速率为1.023Mbps。该多频接收机分别包括B1I和B1C对应的射频处理模块、捕获模块和跟踪模块，还包括共用一个的定位模块。在多频接收机中，不同频段信号对应的捕获模块使用的捕获算法不同，对于伪码周期较长的卫星信号(比如，B1C信号)使用的捕获算法比较复杂，这样会占用接收机的大量资源、增加接收机功耗，相应的也会存在卫星搜索速度慢的问题。
发明内容
本申请的实施例提供一种卫星信号处理方法及装置，用于降低捕获卫星信号时的功耗，提高卫星搜索速度。
为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种卫星信号处理方法，该方法包括：在第一卫星信号被捕获后，跟踪锁定第一卫星信号，以获取第一卫星信号的第一信号参数，第一信号参数包括第一多普勒频移和第一码相位；根据第一信号参数确定与第一卫星信号同源的第二卫星信号的第二信号参数，第二信号参数包括第二多普勒频移和第二码相位；根据第二信号参数跟踪锁定第二卫星信号；根据锁定后的第一卫星信号和锁定后的第二卫星信号完成定位。上述技术方案中，该装置通过利用第一卫星信号的第一信号参数确定第二卫星信号的第二信号参数，并根据第二信号参数跟踪锁定第二卫星信号，从而无需直接捕获第二卫星信号，进而降低该装置的功耗，提高卫星搜索速度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第一信号参数确定与第一卫星信号同源的第二卫星信号的第二信号参数，包括：根据第一多普勒频移、以及第一卫星信号的频点与第二卫星信号的频点之间的关系，确定第二多普勒频移；根据第一码相位、以及第一卫星信号的伪码速率与第二卫星信号的伪码速率之间的关系，确定第二码相位。上述可能的实现方式中，提供了一种简单有效的确定第二多普勒频移和第二码相位的方式。
在第一方面的一种可能的实现方式中，第一信号参数还包括第一位同步边界，第二信号参数还包括第二位同步边界，该方法还包括：根据第一位同步边界、第一卫星信号的伪码周期与第二卫星信号的伪码周期之间的关系，确定第二位同步边界。上述可能的实现方式中，提供了一种简单有效的确定第二位同步边界的方式。
在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第二信号参数跟踪锁定第二卫星信号，包括：根据第二多普勒频移和第二码相位确定第二卫星信号为有效信号；获取第二卫星信号的第三码相位，第三码相位是第二码相位校正后的码相位；根据第二多普勒频移、第三码相位和第二位同步边界跟踪锁定第二卫星信号。上述可能的实现方式中，能够提高跟踪锁定第二卫星信号的准确率。
在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第二多普勒频移和第二码相位确定第二卫星信号为有效信号，包括：根据第二多普勒频移和第二码相位对第二卫星信号对应的中频信号做相关处理，以得到多个预设码相位中每个预设码相位对应的相关峰值；根据多个预设码相位对应的相关峰值确定信号检测率，若信号检测率大于预设门限，则确定第二卫星信号为有效信号。上述可能的实现方式中，提供了一种简单有效的确定第二卫星信号为有效信号的方式。
在第一方面的一种可能的实现方式中，第三码相位是多个预设码相位对应的相关峰值中最大的相关峰值对应的预设码相位。上述可能的实现方式中，能够提高确定的第二卫星信号的码相位的准确度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，第二信号参数还包括第二位同步边界，该方法还包括：根据第二多普勒频移和第二码相位，确定第二位同步边界。上述可能的实现方式中，提供了一种确定第二卫星信号的第二位同步边界的方式。
在第一方面的一种可能的实现方式中，第一卫星信号为B1I信号，第二卫星信号为B1C信号；或者，第一卫星信号为L1信号，第二卫星信号为L5信号。上述可能的实现方式中，提供了几种可能的第一卫星信号和第二卫星信号。
第二方面，提供一种卫星信号处理装置，该装置包括：第一处理单元，用于在第一卫星信号被捕获后，跟踪锁定第一卫星信号，以获取第一卫星信号的第一信号参数，第一信号参数包括第一多普勒频移和第一码相位；第二处理单元，用于根据第一信号参数确定与第一卫星信号同源的第二卫星信号的第二信号参数，第二信号参数包括第二多普勒频移和第二码相位；第二处理单元，还用于根据第二信号参数跟踪锁定第二卫星信号；定位单元，用于根据锁定后的第一卫星信号和锁定后的第二卫星信号完成定位。
在第二方面的一种可能的实现方式中，第二处理单元具体用于：根据第一多普勒频移、以及第一卫星信号的频点与第二卫星信号的频点之间的关系，确定第二多普勒频移；根据第一码相位、以及第一卫星信号的伪码速率与第二卫星信号的伪码速率之间的关系，确定第二码相位。
在第二方面的一种可能的实现方式中，第一信号参数还包括第一位同步边界，第二信号参数还包括第二位同步边界，第二处理单元还用于：根据第一位同步边界、第一卫星信号的伪码周期与第二卫星信号的伪码周期之间的关系，确定第二位同步边界。
在第二方面的一种可能的实现方式中，在跟踪锁定第二卫星信号的过程中，第二处理单元具体用于：根据第二多普勒频移和第二码相位确定第二卫星信号为有效信号；获取第二卫星信号的第三码相位，第三码相位是第二码相位校正后的码相位；根据第二多普勒频移、第三码相位和第二位同步边界跟踪锁定第二卫星信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，在确定第二卫星信号为有效信号时，第二处理单元具体用于：根据第二多普勒频移和第二码相位对第二卫星信号对应的中频信号做相关处理，以得到多个预设码相位中每个预设码相位对应的相关峰值；根据多个预设码相位对应的相关峰值确定信号检测率，若信号检测率大于预设门限，则确定第二卫星信号为有效信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，第三码相位是多个预设码相位对应的相关峰值中最大的相关峰值对应的预设码相位。
在第二方面的一种可能的实现方式中，第二信号参数还包括第二位同步边界，第二处理单元还用于：根据第二多普勒频移和第二码相位，确定第二位同步边界。
在第二方面的一种可能的实现方式中，第一卫星信号为B1I信号，第二卫星信号为B1C信号；或者，第一卫星信号为L1信号，第二卫星信号为L5信号。
第三方面，提供一种芯片，该芯片包括处理器和用于存储处理器的可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为支持该芯片执行如第一方面或者第一方面的任一项所提供的卫星信号处理方法。
第四方面，提供一种卫星信号处理系统，该系统包括处理器、存储器和天线；其中，天线用于接收第一卫星信号和第二卫星信号，存储器用于存储可执行指令，处理器执行可执行指令以使系统执行如第一方面或者第一方面的任一项所提供的卫星信号处理方法。
第五方面，提供一种存储介质，用于存储计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，使得该计算机执行如第一方面或者第一方面的任一项所提供的卫星信号处理方法。
第六方面，提供一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得该计算机执行如第一方面或者第一方面的任一项所提供的卫星信号处理方法。
可以理解地，上述提供的任一种卫星信号处理方法的装置、系统、计算机存储介质或者计算机程序产品均用于执行上文所提供的对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
图1为现有技术中一种接收机的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种手机的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种卫星信号处理方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种位同步边界的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种相关处理的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种不同码相位对应的相关峰的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种接收机的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种接收机的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种卫星信号处理装置的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种卫星信号处理装置的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种卫星信号处理系统的结构示意图。
具体实施方式
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，在本申请的实施例中，“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。
本申请实施例可适用于全球导航卫星系统(global navigation satellitesystem，GNSS)接收机中，该GNSS接收机可以为多模多频接收机，即该GNSS接收机能够同时接收同一模式下的两个频点或者两个频点以上的GNSS导航信号，该多模可以包括GPS模式、GLONASS模式、北斗模式、GALILEO模式、SBAS模式或者QZSS等中的多个。比如，该GNSS可以为北斗3号系统的多频接收机，用于同时接收B1I和B1C两个频点的卫星信号。其中，B1I为传统信号，其标称载波频率为1561.098MHz、伪码周期为1ms、伪码速率为2.046Mbps；B1C是一种新型北斗信号，其标称载波频率为1575.42MHz、伪码周期为10ms、伪码速率为1.023Mbps。在实际应用中，该多频接收机可以为导航仪、手机、平板电脑、计算机、智能穿戴设备、车载设备或便携式设备等，或者该多频接收机可以为上述设备中内置的芯片，为方便描述，可以将上面提到的设备统称为卫星信号处理装置。
图2为本申请实施例提供的一种卫星信号处理装置的结构示意图，该卫星信号处理装置以手机为例进行说明，该手机包括：射频(radio frequency，RF)电路210、存储器220、输入单元230、显示单元240、传感器组件250、音频电路260、处理器270、以及电源280等部件。本领域技术人员可以理解，图2中示出的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
下面结合图2对该手机的各个构成部件进行具体的介绍：
RF电路210可用于收发信息或通话过程中信号的接收和发送。通常，RF电路210包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、LNA(low noise amplifier，低噪声放大器)、双工器等。可选的，所述天线可以包括多个接收天线和多个发射天线。此外，RF电路210还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。所述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(global system of mobile communication，GSM)、通用分组无线服务(general packet radio service，GPRS)、码分多址(codedivision multiple access，CDMA)、宽带码分多址(wideband code division multipleaccess，WCDMA)、长期演进(long term evolution，LTE)等。
存储器220可用于存储软件程序以及模块，处理器270通过运行存储在存储器220的软件程序以及模块，从而执行该手机的各种功能应用以及数据处理。存储器220可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据该手机的使用所创建的数据(比如音频数据、图像数据、电话本等)等。此外，存储器220可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
输入单元230可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与该手机的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，输入单元230可包括触摸屏231以及其他输入设备232。触摸屏231，也称为触控面板，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触摸屏231上或在触摸屏231附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。其他输入设备232可包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、电源开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。
显示单元240可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及该手机的各种菜单。显示单元240可包括显示面板241，可选的，可以采用液晶显示器(liquid crystaldisplay，LCD)、有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)等形式来配置显示面板241。进一步地，触摸屏231可覆盖显示面板241，当触摸屏231检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器270以确定触摸事件的类型，随后处理器270根据触摸事件的类型在显示面板241上提供相应的视觉输出。虽然在图2中，触摸屏231与显示面板241是作为两个独立的部件来实现手机的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触摸屏231与显示面板241集成而实现该手机的输入和输出功能。
传感器组件250包括一个或多个传感器，用于为该手机提供各个方面的状态评估。其中，传感器组件250可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器，通过传感器组件250可以检测到该手机的加速/减速、方位、打开/关闭状态，组件的相对定位，或该手机的温度变化等。此外，传感器组件250还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。
音频电路260、扬声器261、麦克风262可提供用户与该手机之间的音频接口。音频电路260可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器261，由扬声器261转换为声音信号输出；另一方面，麦克风262将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路260接收后转换为音频数据，再将音频数据输出至RF电路210以发送给比如另一手机，或者将音频数据输出至存储器220以便进一步处理。
处理器270是该手机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器220内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器220内的数据，执行该手机的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。可选的，处理器270可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器270可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器270中。
该手机还包括给各个部件供电的电源280(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器270逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。
进一步地，该手机还可以包括连接(connectivity)芯片290，该连接芯片290中可以集成GNSS模块，以及无线保真(wireless fidelity，WiFi)模块、蓝牙模块、近距离无线通信(near field communication，NFC)模块或调频(frequency modulation，FM)模块中的一种或多种，本申请在此不再赘述。
图3为本申请实施例提供的一种卫星信号处理方法的流程示意图，该方法可应用于接收机中，参见图3，该方法包括以下几个步骤。
S301：在第一卫星信号被捕获后，跟踪锁定第一卫星信号，以获取第一卫星信号的第一信号参数，第一信号参数包括第一多普勒频移和第一码相位。
其中，多普勒频移(doppler shift)是多普勒效应在无线电领域的一种体现，其定义为：由于发射机和接收机间的相对运动，接收机接收到的信号频率将与发射机发出的信号频率之间产生一个差值，该差值就是多普勒频移，第一多普勒频移是指第一卫星信号对应的多普勒频移。码相位是指卫星信号所使用的伪码(比如，CA码)中码片的相位，第一码相位是第一卫星信号所使用的伪码中码片的相位。
该接收机可以通过天线接收第一卫星信号，并在接收到第一卫星信号时，可以对第一卫星信号进行射频处理、捕获和跟踪锁定。其中，该射频处理可以包括滤波、放大、混频和模数转换等处理；该捕获过程用于对第一卫星信号的信号参数进行粗略估计，比如，该捕获过程用于对第一卫星信号的多普勒频移和码相位进行粗略估计；该跟踪锁定过程用于对第一卫星信号的信号参数进行精确化处理，得到第一信号参数，比如，该跟踪锁定过程对该捕获过程粗略估计得到的第一卫星信号的多普勒频移和码相位进行精确化处理，得到第一多普勒频移和第一码相位。
S302：根据第一信号参数确定与第一卫星信号同源的第二卫星信号的第二信号参数，第二信号参数包括第二多普勒频移和第二码相位。
其中，第一卫星信号与第二卫星信号同源，即第一卫星信号和第二卫星信号是由同一卫星发射的卫星信号，且第一卫星信号与第二卫星信号可以是同一模式下两个频点不同的卫星信号，此时第一卫星信号和第二卫星信号有相同的调制时间点，因此，可以利用第一信号参数确定第二卫星信号的第二信号参数。第二多普勒频移是指第二卫星信号对应的多普勒频移，第二码相位是第二卫星信号所使用的伪码(比如，CA码)中码片的相位。
具体的，根据第一多普勒频移、以及第一卫星信号的频点与第二卫星信号的频点之间的关系，确定第二多普勒频移；可选的，根据公式(1)确定第二多普勒频移fd2，式中fd1为第一多普勒频移、f1为第一卫星信号的频点、f2为第二卫星信号的频点，比如，第一卫星信号是B1I，第二卫星信号是BIC，则第一卫星信号的频点f1为1561.098MHz(兆赫兹)，第二卫星信号的频点f2为1575.42MHz。
根据第一码相位、以及第一卫星信号的伪码速率与第二卫星信号的伪码速率之间的关系，确定第二码相位；可选的，根据公式(2)确定第二码相位φCA2，式中φCA1为第一码相位、VCA1为第一卫星信号的伪码速率、VCA2为第二卫星信号的伪码速率，比如，第一卫星信号是B1I，第二卫星信号是BIC，则第一卫星信号的伪码速率VCA1为2.046Mbps(兆比特每秒)，第二卫星信号的伪码速率VCA2为1.023Mbps，φCA2＝φCA1/2。
进一步的，卫星信号的信号参数中还可以包括位同步边界，位同步边界是指1比特(bit)数据的两个边界所对应的伪码中的码片。相应的，第一信号参数还可以包括第一位同步边界，第二信号参数可以包括第二位同步边界，该接收机还可以根据第一位同步边界、第一卫星信号的伪码周期与第二卫星信号的伪码周期之间的关系，确定第二位同步边界。需要说明的是，在第一信号参数包括第一位同步边界时，上述公式(1)中的第一多普勒频移fd1、和公式(2)中的第一码相位φCA1是在对第一卫星信号执行位同步之后获取的。
可选的，根据公式(3)确定第二位同步边界BIT2，式中BIT1为第一位同步边界、T1为第一卫星信号的伪码周期、T2为第二卫星信号的伪码周期，mod是取余，比如，第一卫星信号是B1I，第二卫星信号是BIC，第一卫星信号的T1伪码周期为1ms(毫秒)，第二卫星信号的T2伪码周期为10ms，BIT2＝mod(BIT1，10)。
如图4所示，以第一卫星信号是B1I、第二卫星信号是BIC对第一位同步边界和第二位同步边界进行举例说明。对于第一卫星信号B1I，1比特(bit)数据的长度是20ms(即第一卫星信号对应的导航电文周期为20ms)，B1I的伪码速率为2.046Mbps，图4中假设1ms内CA码中的码片为2046个(即0至2045)；对于第二卫星信号B1C，1bit数据的长度是10ms(即第二卫星信号对应的导航电文周期为10ms)，B1C的伪码速率为1.023Mbps，图4中假设1ms内CA的码片为1023个(即0至1022)，则2ms内的码片个数为2046个(即0至2045)。因为在卫星信号调制过程中，对于北斗多频卫星系统，B1I与B1C的码相位及位同步边界都是严格对齐的，所以20ms的B1I的位同步边界与B1C的位同步边界是对齐的，同时B1I位同步边界对应的码相位与B1C的码相位对齐，但差2倍的关系。
S303：根据第二信号参数跟踪锁定第二卫星信号。
当确定第二信号参数之后，该接收机可以根据第二多普勒频移和第二码相位确定第二卫星信号是否为有效信号，只有在确定第二卫星信号为有效信号时才能使用第二卫星信号进行后续的定位，即在确定第二卫星信号为有效信号时继续执行下述步骤，若确定第二卫星信号为无效信号时，可以转至上述S302重新执行。
具体的，在对第一卫星信号进行位同步之后，该接收机可以在第二卫星信号对应的导航电文周期内，根据第二多普勒频移和第二码相位对第二卫星信号对应的中频信号做相关处理，以得到多个预设码相位中每个预设码相位对应的相关峰值；根据多个预设码相位对应的相关峰值确定信号检测率，若该信号检测率大于预设门限，则确定第二卫星信号为有效信号，若该信号检测率小于或等于预设门限，则确定第二卫星信号为无效信号。其中，第二卫星信号对应的中频信号可以是指该接收机在通过天线接收到第二卫星信号，并对其进行射频处理之后的信号。
其中，做相关处理可以通过多个相关器来实现，每个相关器包括一个I路和一个Q路，且每个相关器对应一个预设码相位，在第二卫星信号对应的导航电文周期内对每个相关器对应的预设码相位，分别进行I路和Q路的相干积分累加、以及N次非相干累加，即得到多个预设码相位中每个预设码相位对应的相关峰值。比如，第二卫星信号对应的导航电文周期为10ms(即0至9)，则根据如下公式(4)确定每个预设码相位对应的相关峰值；式中，m∈[1，M]为相关器的个数，Pm为第m个相关峰值，Imj为第m个相关器第jms的I路值，Qmj为第m个相关器第jms的Q路值，N为非相干的累加次数。
比如，如图5所示，根据第二多普勒频移和第二码相位对第二卫星信号的中频信号(图5中表示为输入信号)做相关处理，图5中的wIF表示第二多普勒频移(wIF即与上述S302中的fd2对应)，τ0表示第二码相位(τ0即为上述S302中的φCA2)，φ0表示载波相位，δ1至δM分别表示各个相关器之间的相关间距，且φ0和δ1至δM(M为正整数，用于表示相关器的个数)可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，cos(wIF+φ0)和sin(wIF+φ0)分别表示用于做相关处理中的I路的信号和Q路的信号，c(t-τ0-δ1)至c(t-τ0-δM)分别表示I路和Q路的M个相关器的输出信号。以第一卫星信号是B 1I、第二卫星信号是BIC为例，则BIC的多个相关器输出的相关峰值如图6所示，图6中的横坐标表示相关峰δ1至δM，纵坐标表示不同相关峰下的相关峰值，图6中以M等于18为例进行说明。
另外，在确定多个预设码相位对应的相关峰值之后，该接收机可以按照以下公式(5)至(8)确定信号检测率，并在该信号检测率大于预设门限TH时确定第二卫星信号为有效信号。以下公式中，ascend表示升序排列，d表示相关间距的倒数(比如，d的取值可以为2、4、6或者8等)，M的取值一般可以大于3d，max表示取最大值。
Pasm＝ascend(Pm) (5)
在确定第二卫星信号为有效信号后，该接收机可以将获取第二卫星信号的第三码相位，第三码相位是第二码相位校正后的码相位，比如，第三码相位是上述多个预设码相位对应的相关峰值中最大的相关峰值对应的预设码相位，即上述Pm(m∈[1，M])中最大的相关峰值对应的预设码相位。进而，该接收机根据第二多普勒频移、第三码相位和第二位同步边界跟踪锁定第二卫星信号。
或者，在上述S302中该接收机确定第二多普勒频移和第二码相位之后，该接收机未通过上述公式(3)确定第二位同步边界，则该接收机可以直接根据第二多普勒频移和第二码相位确定第二位同步边界，进而根据第二多普勒频移、第三码相位和第二位同步边界跟踪锁定第二卫星信号。此时，该接收机无需执行上述公式(5)至(8)对应的步骤。
比如，第一卫星信号为L1信号，第二卫星信号为L5信号，则该接收机可以直接根据上述S302中计算出的L5信号的多普勒频移和码相位确定第二位同步边界。其中，L1信号是标称载波频率为1575.42MHz的卫星信号，L5信号是标称载波频率为1176.45MHz上的卫星信号；可选的，L1信号和L5信号可以是GPSL1C/A与GPSL5C、或者是GALE1与GALE5A等。
S304：根据锁定后的第一卫星信号和锁定后的第二卫星信号完成定位。
当该接收机锁定第一卫星信号和第二卫星信号后，该接收机可以根据锁定后的第一卫星信号和锁定后的第二卫星信号完成定位，比如，该接收机还可以通过本申请所提供的方法锁定其他多个卫星的卫星信号，进而根据锁定的多个卫星的卫星信号确定出该接收机的物理位置，并为用户提供导航服务等。
为便于理解，这里以该接收机为用于接收B1I和B1C的多频接收机为例进行说明。假设该多频接收机中包括用于射频处理的射频处理模块、用于执行捕获过程的捕获模块、用于执行跟踪锁定过程的跟踪模块和用于执行定位功能的定位模块，则当该多频接收机执行上述方法时各模块间的连接关系可以如图7所示，即该多频接收机包括用于处理B1I信号的B1I射频处理模块、B1I捕获模块和B1I跟踪模块，用于处理B1C信号的B1C射频处理模块和B1C跟踪模块，以及定位模块。其中，B1I跟踪模块中包括用于执行位同步功能的位同步子模块，且位同步子模块的输出与B1C跟踪模块连接，即用于将B1I信号位同步之后的第一信号参数(比如，第一多普勒频移、第一码相位和第一位同步边界)传输给B1C跟踪模块，以使B1C跟踪模块利用第一信号参数跟踪锁定B1C信号。
又比如，这里以该接收机为用于接收L1和L5的多频接收机为例进行说明。假设该多频接收机中包括用于射频处理的射频处理模块、用于执行捕获过程的捕获模块、用于执行跟踪锁定过程的跟踪模块和用于执行定位功能的定位模块，则当该多频接收机执行上述方法时各模块间的连接关系可以如图8所示，即该多频接收机包括用于处理L1信号的L1射频处理模块、L1捕获模块和L1跟踪模块，用于处理L5信号的L5射频处理模块和L5跟踪模块，以及定位模块。其中，L1跟踪模块中包括用于执行位同步功能的位同步子模块，位同步子模块的输出可以与L5跟踪模块连接，即用于将L1信号位同步之后的第一信号参数(比如，第一多普勒频移、第一码相位和第一位同步边界)传输给L5跟踪模块；或者，位同步子模块的输入与L5跟踪模块连接，即用于L1信号位同步之前的第一信号参数(比如，第一多普勒频移和第一码相位)传输给L5跟踪模块。
在本申请实施例中，接收机通过利用第一卫星信号的第一信号参数确定第二卫星信号的第二信号参数，并根据第二信号参数跟踪锁定第二卫星信号，从而无需直接捕获第二卫星信号，进而降低该装置的功耗，提高卫星搜索速度。
上述主要从接收机的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，各个设备，例如接收机，为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请实施例可以根据上述方法示例对接收机进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述功能模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。下面以采用对应功能划分各个功能模块为例进行说明：
在采用集成的单元的情况下，图9示出了上述实施例中所涉及的卫星信号处理装置的一种可能的结构示意图。该装置可以为接收机，或者内置于接收机的芯片，该装置包括：第一处理单元901、第二处理单元902和定位单元903。其中，第一处理单元901用于支持该装置执行上述方法实施例中的S301；第二处理单元902用于支持该装置执行上述方法实施例中的S302、S303；定位单元903用于支持该装置执行上述方法实施例中的S304。进一步地，该装置还包括用于接收第一卫星信号、和/或第二卫星信号的接收单元904。上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
在采用硬件实现的基础上，上述第一处理单元901、第二处理单元902和定位单元可以为处理器，接收单元904可以为接收器，接收器和发送器可以集成为收发器，收发器也可以称为通信接口。
图10为本申请实施例所涉及的卫星信号处理装置可能的产品形态的结构图。
作为一种可能的产品形态，该卫星信号处理装置可以为卫星信号处理设备，所述卫星信号处理设备包括处理器1002和收发器1003；所述处理器1002，用于对卫星信号处理的动作进行控制管理，例如，用于支持该装置执行上述方法实施例中的S301至S304中的一个或者多个步骤，和/或用于本文所描述的其他技术过程；所述收发器1003，用于支持该装置执行上述方法实施例中接收第一卫星信号和/或第二卫星信号的步骤。可选地，所述卫星信号处理设备还可以包括存储器1001。
作为另一种可能的产品形态，该卫星信号处理装置可以为卫星信号处理单板，所述卫星信号处理单板包括处理器1002和收发器1003；所述处理器1002，用于对该装置的动作进行控制管理，例如，用于支持该装置执行上述方法实施例中的S301至S304中的一个或者多个步骤，和/或用于本文所描述的其他技术过程；所述收发器1003，用于该装置执行上述方法实施例中接收第一卫星信号和/或第二卫星信号的步骤。可选地，所述卫星信号处理单板还可以包括存储器1001。
作为另一种可能的产品形态，该卫星信号处理装置也由通用处理器来实现，即俗称的芯片来实现。该通用处理器包括：处理器1002和通信接口1003；可选地，该通用处理器还可以包括存储器1001。
作为另一种可能的产品形态，该卫星信号处理装置也可以使用下述来实现：一个或多个现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)、控制器、状态机、门逻辑、分立硬件部件、任何其它适合的电路、或者能够执行本申请通篇所描述的各种功能的电路的任意组合。
上述处理器1002可以是中央处理器单元，通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，数字信号处理器和微处理器的组合等等。图10中，处理器1002、通信接口/收发器1003和存储器1001可通过总线连接，总线1004可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，EISA)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例还提供一种卫星信号处理系统，如图11所示，该系统包括处理器1101、存储器1102和天线1103，处理器1101、存储器1102和天线1103通过总线1104连接；其中，天线1103用于接收第一卫星信号和第二卫星信号，存储器1102用于存储可执行指令，处理器1101执行所述可执行指令以使该系统执行上述方法实施例所提供的卫星信号处理方法中的一个或者多个步骤。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序指令可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序指令在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
一方面，本申请实施例还提供一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机执行指令，当一个设备(可以是单片机，芯片、控制器等)或者处理器执行本申请所提供的天线切换方法中的步骤。
一方面，本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机执行指令，该计算机执行指令存储在计算机可读存储介质中；设备的至少一个处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机执行指令，至少一个处理器执行该计算机执行指令使得设备执行本申请所提供的天线切换方法中的步骤。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种卫星信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：
在第一卫星信号被捕获后，跟踪锁定所述第一卫星信号，以获取所述第一卫星信号的第一信号参数，所述第一信号参数包括第一多普勒频移和第一码相位；
根据所述第一信号参数确定与所述第一卫星信号同源的第二卫星信号的第二信号参数，所述第二信号参数包括第二多普勒频移和第二码相位；
根据所述第二信号参数跟踪锁定所述第二卫星信号；
根据锁定后的第一卫星信号和锁定后的第二卫星信号完成定位；
其中，所述第一信号参数还包括第一位同步边界，所述第二信号参数还包括第二位同步边界，所述方法还包括：根据所述第一位同步边界、所述第一卫星信号的伪码周期与第二卫星信号的伪码周期之间的关系，确定所述第二位同步边界；或者，所述第二信号参数还包括第二位同步边界，所述方法还包括：根据所述第二多普勒频移和所述第二码相位，确定所述第二位同步边界。
2.根据权利要求1所述的卫星信号处理方法，其特征在于，所述根据所述第一信号参数确定与所述第一卫星信号同源的第二卫星信号的第二信号参数，包括：
根据所述第一多普勒频移、以及所述第一卫星信号的频点与第二卫星信号的频点之间的关系，确定第二多普勒频移；
根据所述第一码相位、以及所述第一卫星信号的伪码速率与第二卫星信号的伪码速率之间的关系，确定第二码相位。
3.根据权利要求1所述的卫星信号处理方法，其特征在于，所述根据所述第二信号参数跟踪锁定所述第二卫星信号，包括：
根据所述第二多普勒频移和所述第二码相位确定所述第二卫星信号为有效信号；
获取所述第二卫星信号的第三码相位，所述第三码相位是所述第二码相位校正后的码相位；
根据所述第二多普勒频移、所述第三码相位和所述第二位同步边界跟踪锁定所述第二卫星信号。
4.根据权利要求3所述的卫星信号处理方法，其特征在于，所述根据所述第二多普勒频移和所述第二码相位确定所述第二卫星信号为有效信号，包括：
根据所述第二多普勒频移和所述第二码相位对所述第二卫星信号对应的中频信号做相关处理，以得到多个预设码相位中每个预设码相位对应的相关峰值；
根据所述多个预设码相位对应的相关峰值确定信号检测率，若所述信号检测率大于预设门限，则确定所述第二卫星信号为有效信号。
5.根据权利要求4所述的卫星信号处理方法，其特征在于，所述第三码相位是所述多个预设码相位对应的相关峰值中最大的相关峰值对应的预设码相位。
6.根据权利要求1所述的卫星信号处理方法，其特征在于，所述第一卫星信号为B1I信号，所述第二卫星信号为B1C信号；或者，所述第一卫星信号为L1信号，所述第二卫星信号为L5信号。
7.一种卫星信号处理装置，其特征在于，所述装置包括：
第一处理单元，用于在第一卫星信号被捕获后，跟踪锁定所述第一卫星信号，以获取所述第一卫星信号的第一信号参数，所述第一信号参数包括第一多普勒频移和第一码相位；
第二处理单元，用于根据所述第一信号参数确定与所述第一卫星信号同源的第二卫星信号的第二信号参数，所述第二信号参数包括第二多普勒频移和第二码相位；
所述第二处理单元，还用于根据所述第二信号参数跟踪锁定所述第二卫星信号；
定位单元，用于根据锁定后的第一卫星信号和锁定后的第二卫星信号完成定位；
其中，所述第一信号参数还包括第一位同步边界，所述第二信号参数还包括第二位同步边界，所述第二处理单元还用于：根据所述第一位同步边界、所述第一卫星信号的伪码周期与第二卫星信号的伪码周期之间的关系，确定所述第二位同步边界；或者，所述第二信号参数还包括第二位同步边界，所述第二处理单元还用于：根据所述第二多普勒频移和所述第二码相位，确定所述第二位同步边界。
8.根据权利要求7所述的卫星信号处理装置，其特征在于，所述第二处理单元，具体用于：
根据所述第一多普勒频移、以及所述第一卫星信号的频点与第二卫星信号的频点之间的关系，确定第二多普勒频移；
根据所述第一码相位、以及所述第一卫星信号的伪码速率与第二卫星信号的伪码速率之间的关系，确定第二码相位。
9.根据权利要求7所述的卫星信号处理装置，其特征在于，在跟踪锁定所述第二卫星信号的过程中，所述第二处理单元具体用于：
根据所述第二多普勒频移和所述第二码相位确定所述第二卫星信号为有效信号；
获取所述第二卫星信号的第三码相位，所述第三码相位是所述第二码相位校正后的码相位；
根据所述第二多普勒频移、所述第三码相位和所述第二位同步边界跟踪锁定所述第二卫星信号。
10.根据权利要求9所述的卫星信号处理装置，其特征在于，在确定所述第二卫星信号为有效信号时，所述第二处理单元具体用于：
根据所述第二多普勒频移和所述第二码相位对所述第二卫星信号对应的中频信号做相关处理，以得到多个预设码相位中每个预设码相位对应的相关峰值；
根据所述多个预设码相位对应的相关峰值确定信号检测率，若所述信号检测率大于预设门限，则确定所述第二卫星信号为有效信号。
11.根据权利要求10所述的卫星信号处理装置，其特征在于，所述第三码相位是所述多个预设码相位对应的相关峰值中最大的相关峰值对应的预设码相位。
12.根据权利要求7所述的卫星信号处理装置，其特征在于，所述第一卫星信号为B1I信号，所述第二卫星信号为B1C信号；或者，所述第一卫星信号为L1信号，所述第二卫星信号为L5信号。
13.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括处理器和用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为支持所述芯片执行如权利要求1-6任一项所述的卫星信号处理方法。
14.一种卫星信号处理系统，其特征在于，所述系统包括处理器、存储器和天线；其中，所述天线用于接收所述第一卫星信号和所述第二卫星信号，所述存储器用于存储可执行指令，所述处理器执行所述可执行指令以使所述系统执行如权利要求1-6任一项所述的卫星信号处理方法。
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