CN113050129B - 一种卫星信号捕获方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星信号捕获方法和装置，应用于FPGA芯片，FPGA芯片与ARM端通信连接，方法包括：对获取的卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号；将数字中频信号分别输入到多个信号通道；当接收到信号捕获指令时，通过各个信号通道内的各个信号捕获组件对数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到ARM端；ARM端根据多个捕获结果对多个信号捕获组件进行排序，以确定目标信号捕获组件以及与之对应的目标信号通道；当再次接收到信号捕获指令时，通过目标信号通道内的目标信号捕获组件对数字中频信号执行信号捕获操作，得到捕获结果。从而更为有效的实现多种类型卫星信号的捕获，提高导航卫星信号的捕获效率。

Description

一种卫星信号捕获方法和装置

技术领域

本发明涉及信号捕获技术领域，尤其涉及一种卫星信号捕获方法和装置。

背景技术

卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)，该系统是一种通过接收机接收多颗导航卫星信号，再根据其接收到的卫星信号进行运算处理，最终解算出接收机当前位置的系统。

通常，卫星导航接收机由三大模块组成，即射频前端处理、基带数字信号处理以及定位导航运算，组成原理框图如图1所示。卫星信号的捕获属于三大模块中的基带数字信号处理中的一部分，是接收机实现定位导航的前提。

目前的卫星导航接收机内实现捕获的大致流程如下：1)、将卫星信号通过接收机射频前端进行下变频处理，得到近基带信号即数字中频信号；2)、数字中频信号进入接收机内的信号通道，不同的信号通道对应着不同的卫星，各自相互独立运行；3)、在信号通道内对进入的卫星信号进行混频，剥离数字中频信号内包含多普勒频移的载波，混频所用信号的频率在预设的频率搜索范围内；4)、产生对应信号通道的伪码，通过码相关运算去除伪码的剥离；5)、进行相干积分、非相干积分处理；6)、循环进行步骤3～5，完成频率范围内所有频率的运算处理；7)、根据运算结果，找出最大与次大的峰值，并判断其比值是否满足预设阈值；8)、若超过阈值，则提示捕获成功，并将码相位以及多普勒频移作为捕获结果输出给基带信号处理模块的余下环节；若未超过阈值，则提示捕获失败。

但随着如今卫星信号多样化，市面上相关产品也逐步趋于多星系统，因而仅采用单一的捕获算法，无法有效实现多种类卫星信号的捕获，捕获效率也会随着卫星信号的种类增多而降低。

发明内容

本发明提供了一种卫星信号捕获方法和装置，解决了现有技术无法有效实现多种类卫星信号的捕获，捕获效率较低的技术问题。

本发明提供的一种卫星信号捕获方法，应用于FPGA芯片，所述FPGA芯片与ARM端通信连接，所述方法包括：

获取卫星信号；

对所述卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号；

将所述数字中频信号分别输入到多个信号通道；每个所述信号通道设置有多个信号捕获组件；

当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到所述ARM端；

接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示；所述捕获指示用于指定目标信号捕获组件和目标信号通道；

当再次接收到信号捕获指令时，通过所述目标信号通道内的所述目标信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到目标捕获信号。

可选地，所述对所述卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号的步骤，包括：

对所述卫星信号进行低噪声放大，得到放大信号；

对所述放大信号进行下变频，得到变频信号；

对所述变频信号进行模数转换，生成数字中频信号。

可选地，每个所述信号捕获组件均设有相同的计数器、不同的信号捕获门限和不同的捕获算法；所述当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到所述ARM端的步骤，包括：

当接收到信号捕获指令时，通过所述计数器进行计数；

通过各个所述信号捕获组件分别采用不同的所述捕获算法对所述数字中频信号执行信号捕获操作；

当任一信号捕获操作完成时，得到与所述数字中频信号对应的码相位和多普勒频移，并记录当前时刻的捕获信号值和所述信号捕获门限；所述捕获信号值为当信号捕获操作完成时的信号峰值；

停止所述计数器的计数，记录所述计数器的当前数值；

采用所述捕获算法的名称、所述码相位、所述多普勒频移、所述捕获信号值、所述信号捕获门限和所述当前数值生成捕获结果并发送到所述ARM端。

可选地，所述接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示；所述捕获指示用于指定目标信号捕获组件和目标信号通道的步骤，包括：

通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述捕获信号值与所述信号捕获门限的门限差值，对多个所述信号捕获组件进行降序排序，得到降序排序结果；

通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述当前数值，对多个所述信号捕获组件进行升序排序，得到升序排序结果；

通过所述ARM端计算每个所述信号捕获组件在所述降序排序结果和所述升序排序结果中的序号叠加值；

通过所述ARM端将所述序号叠加值最小的所述信号捕获组件确定为目标信号捕获组件；

通过所述ARM端将所述目标信号捕获组件所处的所述信号通道确定为目标信号通道；

接收所述ARM端返回的捕获指示；所述捕获指示由所述ARM端根据所述目标信号捕获组件的第一标识和所述目标信号通道的第二标识所生成。

可选地，还包括：

若所述序号叠加值相同，则通过所述ARM端确定所述当前数值最小的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件；

若所述序号叠加值相同且所述当前数值相同，则通过所述ARM端确定所述门限差值最大的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件。

本发明还提供了一种卫星信号捕获装置，应用于FPGA芯片，所述FPGA芯片与ARM端通信连接，所述装置包括：

卫星信号获取模块，用于获取卫星信号；

信号预处理模块，用于对所述卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号；

数字中频信号输入模块，用于将所述数字中频信号分别输入到多个信号通道；每个所述信号通道设置有多个信号捕获组件；

信号捕获模块，用于当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到所述ARM端；

排序模块，用于接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示；所述捕获指示用于指定目标信号捕获组件和目标信号通道；

目标信号捕获模块，用于当再次接收到信号捕获指令时，通过所述目标信号通道内的所述目标信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到目标捕获信号。

可选地，所述信号预处理模块包括：

信号放大子模块，用于对所述卫星信号进行低噪声放大，得到放大信号；

信号下变频子模块，用于对所述放大信号进行下变频，得到变频信号；

模数转换子模块，用于对所述变频信号进行模数转换，生成数字中频信号。

可选地，每个所述信号捕获组件均设有相同的计数器、不同的信号捕获门限和不同的捕获算法；所述信号捕获模块，包括：

计数子模块，用于当接收到信号捕获指令时，通过所述计数器进行计数；

信号捕获子模块，用于通过各个所述信号捕获组件分别采用不同的所述捕获算法对所述数字中频信号执行信号捕获操作；

信号值与门限记录子模块，用于当任一信号捕获操作完成时，得到与所述数字中频信号对应的码相位和多普勒频移，并记录当前时刻的捕获信号值和所述信号捕获门限；所述捕获信号值为当信号捕获操作完成时的信号峰值；

计数记录子模块，用于停止所述计数器的计数，记录所述计数器的当前数值；

捕获结果生成子模块，用于采用所述捕获算法的名称、所述码相位、所述多普勒频移、所述捕获信号值、所述信号捕获门限和所述当前数值生成捕获结果并发送到所述ARM端。

可选地，所述排序模块，包括：

降序排序子模块，用于通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述捕获信号值与所述信号捕获门限的门限差值，对多个所述信号捕获组件进行降序排序，得到降序排序结果；

升序排序子模块，用于通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述当前数值，对多个所述信号捕获组件进行升序排序，得到升序排序结果；

序号叠加子模块，用于通过所述ARM端计算每个所述信号捕获组件在所述降序排序结果和所述升序排序结果中的序号叠加值；

目标信号捕获组件确定子模块，用于通过所述ARM端将所述序号叠加值最小的所述信号捕获组件确定为目标信号捕获组件；

目标信号通道确定子模块，用于通过所述ARM端将所述目标信号捕获组件所处的所述信号通道确定为目标信号通道；

接收子模块，用于接收所述ARM端返回的捕获指示；所述捕获指示由所述ARM端根据所述目标信号捕获组件的第一标识和所述目标信号通道的第二标识所生成。

可选地，所述排序模块还包括：

第二目标信号捕获组件确定子模块，用于若所述序号叠加值相同，则通过所述ARM端确定所述当前数值最小的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件；

第三目标信号捕获组件确定子模块，用于若所述序号叠加值相同且所述当前数值相同，则通过所述ARM端确定所述门限差值最大的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过获取卫星信号，对卫星信号进行信号预处理，以生成数字中频信号，将数字中频信号分布输入到多个信号通道中，当接收到信号捕获指令时，通过各个信号捕获组件分别对数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果，根据多个捕获结果对多个信号捕获组件进行排序以确定最优的目标信号捕获组件和目标信号通道，当再次接收到信号捕获指令时，通过目标信号通道内的目标信号捕获组件对数字中频信号执行信号捕获操作，以得到目标捕获信号，从而更为有效得地实现多种类卫星信号的捕获，提高导航卫星信号的捕获效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种卫星信号捕获方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种卫星信号捕获方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例三中的一种卫星导航接收机的结构框图；

图4为本发明实施例四中的一种信号交互框图；

图5为本发明实施例五提供的一种卫星信号捕获装置的结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种卫星信号捕获方法和装置，用于解决现有技术无法有效实现多种类卫星信号的捕获，捕获效率较低的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的一种卫星信号捕获方法的步骤流程图。

本发明提供的一种卫星信号捕获方法，应用于FPGA芯片，所述FPGA芯片与ARM端通信连接，所述方法包括：

步骤101，获取卫星信号；

FPGA芯片属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。FPGA的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线资源，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。由于FPGA具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用。FPGA的设计流程包括算法设计、代码仿真以及设计、板机调试，设计者以及实际需求建立算法架构，利用EDA建立设计方案或HD编写设计代码，通过代码仿真保证设计方案符合实际要求，最后进行板级调试，利用配置电路将相关文件下载至FPGA芯片中，验证实际运行效果。

ARM端(Advanced RISC Machines)具有一个32位元精简指令集(RISC)处理器架构，ARM处理广泛地使用在许多嵌入式系统设计。ARM处理器的特点有指令长度固定，执行效率高，低成本等。

卫星信号指的是导航卫星基于所测量得到的卫星轨道参数所计算得到的经纬度坐标和速度矢量所组成的信号。

在本发明实施例中，可以通过FPGA芯片通过天线获取卫星导航系统返回的卫星信号。

步骤102，对所述卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号；

在获取到卫星信号之后，由于所得到的卫星信号所使用的频率不同，因此可以对卫星信号先进行信号预处理，以生成数字中频信号。

步骤103，将所述数字中频信号分别输入到多个信号通道；每个所述信号通道设置有多个信号捕获组件；

在本发明实施例中，可以在FPGA芯片中建立多个信号通道，并在每个信号通道中设置多个信号捕获组件，通过将数字中频信号分别输入到多个信号通道，以便于信号捕获组件对数字中频信号进行信号捕获，进行后续的数字信号处理。

步骤104，当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到ARM端；

当接收到信号捕获指令时，可以通过各个信号捕获组件对数字中频信号进行信号捕获操作，以得到多个对应信号的捕获结果。

步骤105，接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示；所述捕获指示用于指定目标信号捕获组件和目标信号通道；

在具体实现中，由于每个信号捕获组件所使用的信号捕获算法不同，对应的信号捕获能力不同，所捕获得到的信号强度与质量也不同，则在获取到多个信号的捕获结果后，可以按照多个捕获结果对多个信号捕获组件进行排序，根据信号捕获组件的排序结果确定捕获信号能力最优的目标信号捕获组件和该目标信号捕获组件所处的目标信号通道，以此生成捕获指示返回到FPGA芯片。

步骤106，当再次接收到信号捕获指令时，通过所述目标信号通道内的所述目标信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到目标捕获信号。

当再次接收到信号捕获指令时，通过目标信号通道内的目标信号捕获组件对数字中频信号进行信号捕获操作，以得到高质量的目标捕获信号。

在本发明实施例中，通过获取卫星信号，对卫星信号进行信号预处理，以生成数字中频信号，将数字中频信号分布输入到多个信号通道中，当接收到信号捕获指令时，通过各个信号捕获组件分别对数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果，根据多个捕获结果对多个信号捕获组件进行排序以确定最优的目标信号捕获组件和目标信号通道，当再次接收到信号捕获指令时，通过目标信号通道内的目标信号捕获组件对数字中频信号执行信号捕获操作，以得到目标捕获信号，从而更为有效得地实现多种类卫星信号的捕获，提高导航卫星信号的捕获效率。

请参阅图2，图2为本发明实施例二提供的一种卫星信号捕获方法的步骤流程图。

本发明提供的一种卫星信号捕获方法，应用于FPGA芯片，所述FPGA芯片与ARM端通信连接，所述方法包括：

步骤201，获取卫星信号；

在本发明实施例中，为提高信号获得的处理效率，可以通过FPGA芯片获取卫星信号，采用ARM端对卫星信号进行后续的信号捕获处理控制。

步骤202，对所述卫星信号进行低噪声放大，得到放大信号；

低噪声放大指的是对获取到的卫星信号进行信号幅度的噪声系数低的放大，同时保持卫星信号的频率和波形的技术。

在本发明实施例中，由于获取到卫星信号的幅度可能较小，可以通过前置信号放大器LNA对卫星信号进行放大，以得到放大信号。

低噪声放大器LNA指的是噪声系数很低的放大器。一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。

步骤203，对所述放大信号进行下变频，得到变频信号；

信号下变频指的是在通信系统中，为了易于信号发射以及实现信道复用，对接收信号与本地振荡器产生的本振信号相乘，然后通过低通滤波器获得变频后的信号。

在得到放大信号后，可以对放大信号进行下变频，得到变频信号。

步骤204，对所述变频信号进行模数转换，生成数字中频信号。

由于所获取到的变频信号依然是模拟信号，为提高信号的可处理性，可以对变频信号进行模数转换，以生成数字中频信号。

步骤205，将所述数字中频信号分别输入到多个信号通道；每个所述信号通道设置有多个信号捕获组件；

值得一提的是，每个信号捕获组件都包括对应的信号捕获算法，例如BPSK调制类型信号捕获算法、MBOC调制类型信号捕获算法或BOC调制类型信号捕获算法等。

步骤206，当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到所述ARM端；

在本发明的一个示例中，每个所述信号捕获组件均设有相同的计数器、不同的信号捕获门限和不同的捕获算法；步骤206可以包括以下子步骤S11-S15：

S11、当接收到信号捕获指令时，通过所述计数器进行计数；

S12、通过各个所述信号捕获组件分别采用不同的所述捕获算法对所述数字中频信号执行信号捕获操作；

S13、当任一信号捕获操作完成时，得到与所述数字中频信号对应的码相位和多普勒频移，并记录当前时刻的捕获信号值和所述信号捕获门限；所述捕获信号值为当信号捕获操作完成时的信号峰值；

S14、停止所述计数器的计数，记录所述计数器的当前数值；

S15、采用所述捕获算法的名称、所述码相位、所述多普勒频移、所述捕获信号值、所述信号捕获门限和所述当前数值生成捕获结果并发送到所述ARM端。

在本发明实施例中，当接收到信号捕获指令时，通过计数器进行计数同时通过各个信号捕获组件分别采用不同的捕获算法对数字中频信号执行信号捕获操作；当任一信号捕获操作完成时，说明对数字中频信号的信号捕获已完成，此时可以得到与该数字中频信号对应的码相位和多普勒频移，同时记录捕获完成时刻的捕获信号值和对应的信号捕获门限，记录计数器的当前数值，最后采用捕获算法的名称、码相位、多普勒频移、捕获信号值、信号捕获门限和当前数值生成捕获结果。

其中，捕获信号值为当信号捕获操作完成时的信号峰值。

进一步地，当接收到信号捕获指令时，可以先判断是否选择目标信号捕获组件和目标信号通道，若是未选定目标信号捕获组件和目标信号通道，则执行后续的步骤207；若已选定目标信号捕获组件和目标信号通道，则可以在目标信号通道内采用该目标信号捕获组件执行信号捕获。

步骤207，接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示；所述捕获指示用于指定目标信号捕获组件和目标信号通道；

进一步地，步骤207可以包括以下子步骤S21-S25：

S21、通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述捕获信号值与所述信号捕获门限的门限差值，对多个所述信号捕获组件进行降序排序，得到降序排序结果；

S22、通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述当前数值，对多个所述信号捕获组件进行升序排序，得到升序排序结果；

S23、通过所述ARM端计算每个所述信号捕获组件在所述降序排序结果和所述升序排序结果中的序号叠加值；

S24、通过所述ARM端将所述序号叠加值最小的所述信号捕获组件确定为最优目标信号捕获组件；

S25、通过所述ARM端将所述目标信号捕获组件所处的所述信号通道确定为目标信号通道；

S26、接收所述ARM端返回的捕获指示；所述捕获指示由所述ARM端根据所述目标信号捕获组件的第一标识和所述目标信号通道的第二标识所生成。

在本发明实施例中，当全部信号捕获组件都完成信号捕获操作后，得到了多个捕获结果，此时可以按照各个信号捕获组件对应的捕获信号值和信号捕获门限之间的门限差值，对信号捕获组件进行降序排序，得到降序排序结果。按照每个所述信号捕获组件对应的所述当前数值，对多个所述信号捕获组件进行升序排序，得到升序排序结果。再获取每个信号捕获组件在降序排序结果中的第一序号和在升序排序结果中的第二序号，计算第一序号和第二序号的序号叠加值；选择序号叠加值最小的信号捕获组件确定为目标信号捕获组件，将目标信号捕获组件所处的信号通道确定为目标信号通道；FPGA芯片接收所述ARM端返回的捕获指示，从捕获指示中确定目标信号捕获组件所对应的第一标识和目标信号通道的第二标识。

在本发明可选实施例中，步骤207还可以包括以下子步骤S26-S27：

S26、若所述序号叠加值相同，则通过所述ARM端确定所述当前数值最小的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件；

S27、若所述序号叠加值相同且所述当前数值相同，则通过所述ARM端确定所述门限差值最大的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件。

在具体实现中，序号叠加值可能会出现相同的情况，此时可以确定计数的当前数值最小的信号捕获组件作为目标信号捕获组件；若是序号叠加值相同且当前数值相同，则可以将门限差值最大的信号捕获组件确定为目标信号捕获组件。

步骤208，当再次接收到信号捕获指令时，通过所述目标信号通道内的所述目标信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到目标捕获信号。

在本发明实施例中，通过获取卫星信号，对卫星信号进行信号预处理，以生成数字中频信号，将数字中频信号分布输入到多个信号通道中，当接收到信号捕获指令时，通过各个信号捕获组件分别对数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果，根据多个捕获结果对多个信号捕获组件进行排序以确定最优目标信号捕获组件和目标信号通道，当再次接收到信号捕获指令时，通过目标信号通道内的目标信号捕获组件对数字中频信号执行信号捕获操作，以得到目标捕获信号，从而更为有效得地实现多种类卫星信号的捕获，提高导航卫星信号的捕获效率。

请参阅图3，图3示出了本发明实施例三中的一种卫星导航接收机的结构框图。

一种卫星导航接收机，包括射频前端处理部分1、基带数字信号处理部分2和定位导航运算部分3，其中射频前端处理部分1包括天线301、前置放大器302、下变频器303和模数转换器304，基带数字信号处理部分2包括卫星信号捕获模块305、信号跟踪模块306和位帧同步模块307，定位导航运算部分3包括定位导航组件308和用户界面309。

在本发明实施例中，通过天线接收卫星信号，通过前置放大器进行低噪声放大得到放大信号，下变频器对放大信号进行下变频得到变频信号，对变频信号进行模数转换后得到数字中频信号并输入到卫星信号捕获模块，通过卫星信号捕获模块进行信号捕获得到目标捕获信号，通过信号跟踪模块对目标捕获信号进行信号跟踪，通过位帧同步模块对目标捕获信号进行位同步和帧同步，以得到导航电文传输到定位导航组件，经解析后通过用户界面显示卫星信号所显示的位置。

请参阅图4，图4示出了本发明实施例四中的一种信号交互框图。

在本发明实施例中，分别将数字中频信号分别输入到FPGA芯片中的多个信号通道1-N中，经FPGA芯片采用多个信号捕获组件按照不同的捕获算法如捕获算法1-N进行信号捕获得到捕获结果后，通过通信模块与ARM端的通信模块进行捕获结果的传输后，根据计数器值进行升序排序，根据超过捕获门限与捕获门限的差值进行降序排序后，进行排序结果叠加，以选择最优的捕获算法并通过通信模块返回到FPGA芯片，当再次需要对数字中频信号进行信号捕获后，采用最优捕获算法进行信号捕获，得到捕获结果输出。

请参阅图5，图5为本发明实施例五提供的一种卫星信号捕获装置的结构框图。

本发明还提供了一种卫星信号捕获装置，应用于FPGA芯片，所述FPGA芯片与ARM端通信连接，所述装置包括：

卫星信号获取模块501，用于获取卫星信号；

信号预处理模块502，用于对所述卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号；

数字中频信号输入模块503，用于将所述数字中频信号分别输入到多个信号通道；每个所述信号通道设置有多个信号捕获组件；

信号捕获模块504，用于当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到ARM端；

排序模块505，用于接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示；所述捕获指示用于指定目标信号捕获组件和目标信号通道；

目标信号捕获模块506，用于当再次接收到信号捕获指令时，通过所述目标信号通道内的所述目标信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到目标捕获信号。

可选地，所述信号预处理模块502包括：

信号放大子模块，用于对所述卫星信号进行低噪声放大，得到放大信号；

信号下变频子模块，用于对所述放大信号进行下变频，得到变频信号；

模数转换子模块，用于对所述变频信号进行模数转换，生成数字中频信号。

可选地，每个所述信号捕获组件均设有相同的计数器、不同的信号捕获门限和不同的捕获算法；所述信号捕获模块504，包括：

计数子模块，用于当接收到信号捕获指令时，通过所述计数器进行计数；

信号捕获子模块，用于通过各个所述信号捕获组件分别采用不同的所述捕获算法对所述数字中频信号执行信号捕获操作；

信号值与门限记录子模块，用于当任一信号捕获操作完成时，得到与所述数字中频信号对应的码相位和多普勒频移，并记录当前时刻的捕获信号值和所述信号捕获门限；所述捕获信号值为当信号捕获操作完成时的信号峰值；

计数记录子模块，用于停止所述计数器的计数，记录所述计数器的当前数值；

捕获结果生成子模块，用于采用所述捕获算法的名称、所述码相位、所述多普勒频移、所述捕获信号值、所述信号捕获门限和所述当前数值生成捕获结果并发送到所述ARM端。

可选地，所述排序模块505，包括：

降序排序子模块，用于通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述捕获信号值与所述信号捕获门限的门限差值，对多个所述信号捕获组件进行降序排序，得到降序排序结果；

升序排序子模块，用于通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述当前数值，对多个所述信号捕获组件进行升序排序，得到升序排序结果；

序号叠加子模块，用于通过所述ARM端计算每个所述信号捕获组件在所述降序排序结果和所述升序排序结果中的序号叠加值；

目标信号捕获组件确定子模块，用于通过所述ARM端将所述序号叠加值最小的所述信号捕获组件确定为目标信号捕获组件；

目标信号通道确定子模块，用于通过所述ARM端将所述目标信号捕获组件所处的所述信号通道确定为目标信号通道；

接收子模块，用于接收所述ARM端返回的捕获指示；所述捕获指示由所述ARM端根据所述目标信号捕获组件的第一标识和所述目标信号通道的第二标识所生成。

可选地，所述排序模块505还包括：

第二目标信号捕获组件确定子模块，用于若所述序号叠加值相同，则通过所述ARM端确定所述当前数值最小的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件；

第三目标信号捕获组件确定子模块，用于若所述序号叠加值相同且所述当前数值相同，则通过所述ARM端确定所述门限差值最大的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种卫星信号捕获方法，其特征在于，应用于FPGA芯片，所述FPGA芯片与ARM端通信连接，所述方法包括：

获取卫星信号；

对所述卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号；

将所述数字中频信号分别输入到多个信号通道；每个所述信号通道设置有多个信号捕获组件；

当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到所述ARM端；

接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示；所述捕获指示用于指定目标信号捕获组件和目标信号通道；

当再次接收到信号捕获指令时，通过所述目标信号通道内的所述目标信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到目标捕获信号。

2.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，其特征在于，所述对所述卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号的步骤，包括：

对所述卫星信号进行低噪声放大，得到放大信号；

对所述放大信号进行下变频，得到变频信号；

对所述变频信号进行模数转换，生成数字中频信号。

3.根据权利要求1所述的卫星信号捕获方法，其特征在于，每个所述信号捕获组件均设有相同的计数器、不同的信号捕获门限和不同的捕获算法；所述当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到所述ARM端的步骤，包括：

当接收到信号捕获指令时，通过所述计数器进行计数；

通过各个所述信号捕获组件分别采用不同的所述捕获算法对所述数字中频信号执行信号捕获操作；

当任一信号捕获操作完成时，得到与所述数字中频信号对应的码相位和多普勒频移，并记录当前时刻的捕获信号值和所述信号捕获门限；所述捕获信号值为当信号捕获操作完成时的信号峰值；

停止所述计数器的计数，记录所述计数器的当前数值；

采用所述捕获算法的名称、所述码相位、所述多普勒频移、所述捕获信号值、所述信号捕获门限和所述当前数值生成捕获结果并发送到所述ARM端。

4.根据权利要求3所述的卫星信号捕获方法，其特征在于，所述接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示的步骤，包括：

通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述捕获信号值与所述信号捕获门限的门限差值，对多个所述信号捕获组件进行降序排序，得到降序排序结果；

通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述当前数值，对多个所述信号捕获组件进行升序排序，得到升序排序结果；

通过所述ARM端计算每个所述信号捕获组件在所述降序排序结果和所述升序排序结果中的序号叠加值；

通过所述ARM端将所述序号叠加值最小的所述信号捕获组件确定为目标信号捕获组件；

通过所述ARM端将所述目标信号捕获组件所处的所述信号通道确定为目标信号通道；

接收所述ARM端返回的所述捕获指示；所述捕获指示由所述ARM端根据所述目标信号捕获组件的第一标识和所述目标信号通道的第二标识所生成。

5.根据权利要求4所述的卫星信号捕获方法，其特征在于，还包括：

若所述序号叠加值相同，则通过所述ARM端确定所述当前数值最小的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件；

若所述序号叠加值相同且所述当前数值相同，则通过所述ARM端确定所述门限差值最大的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件。

6.一种卫星信号捕获装置，其特征在于，应用于FPGA芯片，所述FPGA芯片与ARM端通信连接，所述装置包括：

卫星信号获取模块，用于获取卫星信号；

信号预处理模块，用于对所述卫星信号进行信号预处理，生成数字中频信号；

数字中频信号输入模块，用于将所述数字中频信号分别输入到多个信号通道；每个所述信号通道设置有多个信号捕获组件；

信号捕获模块，用于当接收到信号捕获指令时，通过各个所述信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到多个捕获结果并发送到所述ARM端；

排序模块，用于接收所述ARM端根据多个所述捕获结果对多个所述信号捕获组件的排序结果所确定的捕获指示；所述捕获指示用于指定目标信号捕获组件和目标信号通道；

目标信号捕获模块，用于当再次接收到信号捕获指令时，通过所述目标信号通道内的所述目标信号捕获组件对所述数字中频信号执行信号捕获操作，得到目标捕获信号。

7.根据权利要求6所述的卫星信号捕获装置，其特征在于，所述信号预处理模块包括：

信号放大子模块，用于对所述卫星信号进行低噪声放大，得到放大信号；

信号下变频子模块，用于对所述放大信号进行下变频，得到变频信号；

模数转换子模块，用于对所述变频信号进行模数转换，生成数字中频信号。

8.根据权利要求6所述的卫星信号捕获装置，其特征在于，每个所述信号捕获组件均设有相同的计数器、不同的信号捕获门限和不同的捕获算法；所述信号捕获模块，包括：

计数子模块，用于当接收到信号捕获指令时，通过所述计数器进行计数；

信号捕获子模块，用于通过各个所述信号捕获组件分别采用不同的所述捕获算法对所述数字中频信号执行信号捕获操作；

信号值与门限记录子模块，用于当任一信号捕获操作完成时，得到与所述数字中频信号对应的码相位和多普勒频移，并记录当前时刻的捕获信号值和所述信号捕获门限；所述捕获信号值为当信号捕获操作完成时的信号峰值；

计数记录子模块，用于停止所述计数器的计数，记录所述计数器的当前数值；

捕获结果生成子模块，用于采用所述捕获算法的名称、所述码相位、所述多普勒频移、所述捕获信号值、所述信号捕获门限和所述当前数值生成捕获结果并发送到所述ARM端。

9.根据权利要求8所述的卫星信号捕获装置，其特征在于，所述排序模块，包括：

降序排序子模块，用于通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述捕获信号值与所述信号捕获门限的门限差值，对多个所述信号捕获组件进行降序排序，得到降序排序结果；

升序排序子模块，用于通过所述ARM端按照每个所述信号捕获组件对应的所述当前数值，对多个所述信号捕获组件进行升序排序，得到升序排序结果；

序号叠加子模块，用于通过所述ARM端计算每个所述信号捕获组件在所述降序排序结果和所述升序排序结果中的序号叠加值；

目标信号捕获组件确定子模块，用于通过所述ARM端将所述序号叠加值最小的所述信号捕获组件确定为目标信号捕获组件；

目标信号通道确定子模块，用于通过所述ARM端将所述目标信号捕获组件所处的所述信号通道确定为目标信号通道；

接收子模块，用于接收所述ARM端返回的捕获指示；所述捕获指示由所述ARM端根据所述目标信号捕获组件的第一标识和所述目标信号通道的第二标识所生成。

10.根据权利要求9所述的卫星信号捕获装置，其特征在于，所述排序模块还包括：

第二目标信号捕获组件确定子模块，用于若所述序号叠加值相同，则通过所述ARM端确定所述当前数值最小的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件；

第三目标信号捕获组件确定子模块，用于若所述序号叠加值相同且所述当前数值相同，则通过所述ARM端确定所述门限差值最大的所述信号捕获组件为所述目标信号捕获组件。