RU2444027C2 - Satellite navigation signal receiver with fast and high-sensitivity search unit - Google Patents
Satellite navigation signal receiver with fast and high-sensitivity search unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444027C2 RU2444027C2 RU2010109021/07A RU2010109021A RU2444027C2 RU 2444027 C2 RU2444027 C2 RU 2444027C2 RU 2010109021/07 A RU2010109021/07 A RU 2010109021/07A RU 2010109021 A RU2010109021 A RU 2010109021A RU 2444027 C2 RU2444027 C2 RU 2444027C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- memory
- input
- processor
- block
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для приема навигационных сигналов, в частности GPS и ГЛОНАСС.The invention relates to the field of electronics and can be used to receive navigation signals, in particular GPS and GLONASS.
Уровень техникиState of the art
Одной из задач, решаемых приемником спутниковых навигационных сигналов, является поиск и обнаружение этих сигналов. При этом их уровень мощности может быть весьма низким вследствие экранирующих свойств местности (горные и лесные массивы), а также в условиях плотной, многоэтажной городской застройки, в тоннелях, под мостами, эстакадами или внутри зданий. Основным методом поиска спутниковых навигационных сигналов является корреляционный метод, который заключается в перемножении принятого сигнала с его известной с точностью до набора параметров копией и последующем интегрировании (суммировании с накоплением) данного произведения. Далее результат интегрирования сравнивается с порогом и, если порог превышается, то принимается решение о наличии спутникового навигационного сигнала. При этом чувствительность такого приемника тем выше, чем больше время накопления. Структура спутниковых навигационных сигналов GPS такова, что длительность одного информационного бита составляет 20 мс, при этом он представляет собой повторенную 20 раз одну и ту же уникальную для каждого спутника псевдослучайную последовательность (кодовое слово или «эпоха») длительностью 1 мс. Структура спутниковых навигационных сигналов ГЛОНАСС аналогична структуре спутниковых навигационных сигналов GPS с тем отличием, что одно и то же кодовое слово длительностью 1 мс сначала повторяется 10 раз, затем инвертируется и еще повторяется 10 раз; при этом сигналы от разных спутников передаются на разных частотах. Для передачи информации используется двоичная фазовая модуляция с изменением фазы на границе бита на 180°. Наиболее простым с точки зрения реализации способом поиска является суммирование квадратов корреляций, соответствующих 1 мс интервалу. Данный способ накопления называется некогерентным и обладает наименьшей чувствительностью. Более совершенный способ, называемый когерентным, использует поэлементное сложение комплексных отчетов. При этом из-за особенности структуры GPS и ГЛОНАСС сигналов, необходимо ограничиться накоплением на интервале не более 20 или 10 мс для GPS и ГЛОНАСС соответственно, и, кроме того, необходимо знать положение границы информационного бита. Поскольку в процессе поиска положение границы бита неизвестно, то приемник долженOne of the tasks solved by the receiver of satellite navigation signals is the search and detection of these signals. Moreover, their power level can be very low due to the shielding properties of the terrain (mountains and forests), as well as in dense, multi-story urban buildings, in tunnels, under bridges, overpasses or inside buildings. The main method for searching for satellite navigation signals is the correlation method, which consists in multiplying the received signal with its known copy accurate to a set of parameters and the subsequent integration (summation with accumulation) of this work. Further, the result of integration is compared with a threshold and, if the threshold is exceeded, then a decision is made on the availability of a satellite navigation signal. Moreover, the sensitivity of such a receiver is higher, the longer the accumulation time. The structure of GPS satellite navigation signals is such that the duration of one information bit is 20 ms, while it is repeated 20 times the same unique for each satellite pseudorandom sequence (code word or "era") with a duration of 1 ms. The structure of GLONASS satellite navigation signals is similar to the structure of GPS satellite navigation signals, with the difference that the same codeword with a duration of 1 ms is first repeated 10 times, then inverted and repeated 10 times; while the signals from different satellites are transmitted at different frequencies. To transmit information, binary phase modulation is used with a phase change at the bit boundary of 180 °. The simplest search method from the point of view of implementation is to sum the squared correlations corresponding to the 1 ms interval. This method of accumulation is called incoherent and has the least sensitivity. A more advanced method, called coherent, uses the elementwise addition of complex reports. Moreover, due to the particular structure of GPS and GLONASS signals, it is necessary to limit the accumulation to an interval of not more than 20 or 10 ms for GPS and GLONASS, respectively, and, in addition, it is necessary to know the position of the information bit boundary. Since the position of the bit boundary is unknown during the search, the receiver must
- либо уменьшать интервал накопления, что снижает чувствительность;- either reduce the accumulation interval, which reduces sensitivity;
- либо каким-то образом оценивать положение границы бита, что затруднительно при слабом сигнале;- or somehow evaluate the position of the bit boundary, which is difficult with a weak signal;
- либо получать положение границы бита от какого-либо внешнего источника информации (например, из сети сотовой подвижной связи), что делает работу приемника зависимой от этого источника. В настоящее время подобный сервис реализован только в системе сотовой связи cdma2000 и требует от базовой станции и приемника поддержки специального протокола физического уровня;- either get the position of the bit boundary from any external source of information (for example, from a cellular mobile communication network), which makes the receiver's operation dependent on this source. Currently, such a service is implemented only in the cdma2000 cellular communication system and requires a special physical layer protocol from the base station and receiver;
- либо выполнять несколько накоплений с длиной до 20 (10) мс и со смещенными относительно друг друга моментами начала накопления.- either carry out several accumulations with a length of up to 20 (10) ms and with the moments of the beginning of accumulation shifted relative to each other.
Для максимальной эффективности поиска необходимо иметь 20 (10) вариантов накопления со смещением в 1 мс (длина кодового слова). Однако этот способ ведет к резкому увеличению требуемых вычислительных ресурсов и памяти приемника. Для дальнейшего повышения чувствительности приемника необходимо увеличить время накопления сверх 20 (10) мс. В этом случае при использовании когерентного накопления необходимо знать не только положение границы информационного бита, но и сами значения информационных бит (другими словами, необходимо знать наличие или отсутствие инверсии фазы на границе бита). Если эти значения известны, то время накопления можно увеличить до длины нескольких информационных бит. Однако практически, особенно в условиях слабого сигнала, приемник не может самостоятельно определить значения информационных бит с высокой степенью надежности. Поэтому приемник должен предполагать все возможные варианты значений информационных бит и соответственно выполнять различные варианты накоплений. Очевидно, что это ведет к экспоненциальному росту требуемых вычислительных ресурсов и объема памяти приемника. Другим способом повышения чувствительности является сочетание когерентного и некогерентного накоплений. При этом когерентное накопление используется на длине одного информационного бита, далее результат накопления возводится в квадрат, чтобы избавиться от влияния знака информационного бита. Далее когерентное накопление используется на длине следующего информационного бита, результат накопления опять возводится в квадрат и так на протяжении требуемого количества информационных бит. Преимуществом смешанного когерентно-некогерентного способа накопления по сравнению с когерентным способом является отсутствие необходимости знания значений информационных бит, что позволяет экономить вычислительные ресурсы и память. А по сравнению с некогерентным методом преимуществом смешанного способа является большая чувствительность при том же интервале накопления, а также более надежное обнаружение слабых сигналов на фоне сильных сигналов других спутников. Недостатками такого подхода является более низкая чувствительность по сравнению с когерентным накоплением и большая сложность по сравнению с некогерентным обнаружителем.For maximum search efficiency, you must have 20 (10) accumulation options with an offset of 1 ms (codeword length). However, this method leads to a sharp increase in the required computing resources and receiver memory. To further increase the sensitivity of the receiver, it is necessary to increase the accumulation time in excess of 20 (10) ms. In this case, when using coherent accumulation, it is necessary to know not only the position of the information bit boundary, but also the information bit values themselves (in other words, it is necessary to know the presence or absence of phase inversion at the bit boundary). If these values are known, then the accumulation time can be increased to the length of several information bits. However, in practice, especially in conditions of a weak signal, the receiver cannot independently determine the values of information bits with a high degree of reliability. Therefore, the receiver must assume all possible options for the values of information bits and, accordingly, perform various options for accumulations. Obviously, this leads to an exponential increase in the required computing resources and receiver memory. Another way to increase sensitivity is to combine coherent and incoherent accumulations. In this case, coherent accumulation is used along the length of one information bit, then the result of accumulation is squared to get rid of the influence of the sign of the information bit. Next, coherent accumulation is used along the length of the next information bit, the accumulation result is again squared and so on for the required number of information bits. The advantage of the mixed coherent-incoherent accumulation method compared to the coherent method is the absence of the need to know the values of information bits, which saves computational resources and memory. And compared with the incoherent method, the advantage of the mixed method is greater sensitivity at the same accumulation interval, as well as more reliable detection of weak signals against the background of strong signals from other satellites. The disadvantages of this approach are lower sensitivity compared to coherent accumulation and greater complexity compared to an incoherent detector.
Необходимо заметить, что при увеличении времени накопления (при любом методе) возникает проблема перемещения позиции корреляционного пика и ее дисперсии, связанная с тем, что позиция корреляционного пика перемещается в соответствии с доплеровским сдвигом частоты. Приемник должен компенсировать этот сдвиг, однако на этапе поиска он не может компенсировать его полностью. Так, общепринятое разбиение общего диапазона поиска несущей на поддиапазоиы в 500 Гц приводит к тому, что при времени накопления более 1,5 с корреляционный пик сигнала GPS соответствующий максимальной и минимальной частоте выбранного поддиапазона разойдется наполовину «чипа» т.е. приблизительно на 0,489 микросекунды. Другим немаловажным обстоятельством является то, что момент перехода корреляционного пика из одной временной позиции в другую не известен, что при построении корреляционной функции с шагом по времени в пол «чипа» может привести к энергетическим потерям около одного децибела. Поэтому приемник должен либо ограничить время накопления, либо корректно отслеживать и своевременно перемещать корреляционный пик.It should be noted that with increasing accumulation time (by any method), the problem of moving the position of the correlation peak and its dispersion arises due to the fact that the position of the correlation peak moves in accordance with the Doppler frequency shift. The receiver must compensate for this shift, however, at the search stage, it cannot fully compensate for it. Thus, the generally accepted partitioning of the total carrier search range into sub-bands of 500 Hz leads to the fact that, with an accumulation time of more than 1.5 s, the correlation peak of the GPS signal corresponding to the maximum and minimum frequency of the selected sub-band diverges by half the “chip” i.e. approximately 0.489 microseconds. Another important circumstance is that the moment of the transition of the correlation peak from one time position to another is not known, which, when constructing a correlation function with a time step in the floor of the “chip”, can lead to energy losses of about one decibel. Therefore, the receiver must either limit the accumulation time, or correctly track and timely move the correlation peak.
Еще одной проблемой является время поиска. Время поиска зависит от объема пространства поиска. В режиме холодного старта, когда отсутствует априорная информация относительно позиции пользователя, неизвестно время, а также недоступны эфемериды и альманах, объем пространства поиска максимален. Он составляет 300 км по задержке и примерно 10 кГц по частоте Доплера (типичное значение; в специальных приложениях неопределенность по частоте может быть еще больше). Кроме того, необходимо выполнить поиск для всех спутников системы, что соответственно увеличивает затраты времени. Для сокращения времени поиска приоритет следует отдавать решениям, использующим параллельные методы анализа пространства поиска.Another issue is the search time. Search time depends on the amount of search space. In the cold start mode, when there is no a priori information regarding the user's position, the time is unknown, and the ephemeris and almanac are inaccessible, the amount of search space is maximum. It is 300 km in delay and about 10 kHz in Doppler frequency (typical value; in special applications, the frequency uncertainty may be even greater). In addition, you must perform a search for all the satellites in the system, which accordingly increases the time spent. To reduce search time, priority should be given to solutions using parallel search space analysis methods.
Таким образом, для решения задачи поиска слабых навигационных сигналов требуется применение сложных алгоритмов цифровой обработки, оптимизированных для работы на программно-аппаратной платформе с ограниченными вычислительными ресурсами и объемом памяти.Thus, to solve the problem of searching for weak navigation signals, complex digital processing algorithms are required that are optimized to work on a software and hardware platform with limited computing resources and memory capacity.
Описан способ и устройство обнаружения спутниковых навигационных сигналов [1], в котором для уменьшения времени поиска используется быстрое преобразование Фурье (БПФ). Данный способ предполагает, что навигационный сигнал, пройдя через радиочастотную часть, подвергается аналого-цифровому преобразованию и сохраняется блоками в памяти. Затем блок отсчетов входного сигнала подвергается БПФ и также сохраняется в памяти. Помимо этого, формируется эталонный сигнал требуемого спутника, который также подвергается БПФ и сохраняется в памяти. Полученные Фурье-образы перемножаются, после чего результат подвергается обратному БПФ (ОБПФ) и анализируется. В нем находится максимальный элемент и сравнивается с порогом. Если он превышает порог, то принимается решение о наличии сигнала данного спутника. При этом позиция максимального элемента определяет задержку сигнала и позволяет рассчитать псевдо дальность. В [1] размер блока отсчетов входного сигнала, который подвергается БПФ, принят равным 4096 и соответствует длительности «эпохи» GPS сигнала. Этот позволяет осуществлять поиск навигационных сигналов достаточно быстро. Недостатком такого подхода является относительно невысокая чувствительность.A method and device for detecting satellite navigation signals [1] is described, in which a fast Fourier transform (FFT) is used to reduce the search time. This method assumes that the navigation signal, passing through the radio frequency part, undergoes analog-to-digital conversion and is stored in blocks in memory. Then the block of samples of the input signal is FFT and also stored in memory. In addition, a reference signal of the required satellite is generated, which is also subjected to FFT and stored in memory. The resulting Fourier images are multiplied, after which the result is subjected to the inverse FFT (IFFT) and analyzed. It contains the maximum element and compares with the threshold. If it exceeds the threshold, then a decision is made on the availability of the signal of this satellite. In this case, the position of the maximum element determines the signal delay and allows you to calculate the pseudo range. In [1], the size of the block of samples of the input signal, which is subjected to the FFT, is assumed to be 4096 and corresponds to the duration of the "epoch" of the GPS signal. This allows you to search for navigation signals quickly enough. The disadvantage of this approach is the relatively low sensitivity.
Известны также способы и устройства для обнаружения спутниковых навигационных сигналов [2, 3, 4], в которых для повышения чувствительности поиска и возможности обнаружения слабых спутников используется когерентное или совместное когерентно-некогерентное накопление принятого сигнала на достаточно длительном интервале.There are also known methods and devices for detecting satellite navigation signals [2, 3, 4], in which to increase the sensitivity of the search and the possibility of detecting weak satellites, coherent or joint coherent-incoherent accumulation of the received signal over a sufficiently long interval is used.
В статье [2] описан алгоритм поиска слабых сигналов в программном GPS приемнике. Для обнаружения спутниковых навигационных сигналов предлагается когерентно складывать несколько 1 мс интервалов. При этом указывается на важность того, что интервал интегрирования не должен пересекать границу информационного бита. Для решения этой проблемы предлагается два варианта. Первый вариант заключается в когерентном накоплении на интервале 10 мс. Затем четные и нечетные 10 мс интервалы некогерентно суммируются. При этом гарантируется, что, либо четные, либо нечетные интервалы не будут пересекать границы информационных бит. Затем две некогерентные суммы сравниваются, и выбирается наибольшая из них, которая далее используется для принятия решения о наличии сигнала. Второй вариант заключается в том, что длина когерентного накопления выбирается равной 20 мс, то есть длине одного информационного бита, при этом момент начала накопления выбирается с шагом 1 мс и из всех вариантов выбирается тот, который обеспечивает наибольший уровень корреляции. Соответственно, начало этого интервала принимается за границу информационного бита. Затем осуществляется некогерентное накопление 20 мс интервалов. Также в [2] предлагается для ускорения вычислений при выполнении накопления на 1 мс интервале использовать БПФ. Недостатком данного алгоритма поиска является то, что полноценный перебор всех возможных значений границы информационного бита требует колоссальных аппаратных ресурсов, в том числе памяти, что затрудняет его реализацию.The paper [2] describes an algorithm for searching for weak signals in a GPS software receiver. To detect satellite navigation signals, it is proposed to coherently add several 1 ms intervals. At the same time, it is pointed out that it is important that the integration interval should not cross the boundary of the information bit. To solve this problem, two options are proposed. The first option is to coherently accumulate over an interval of 10 ms. Then, even and odd 10 ms intervals are incoherently summed. It is guaranteed that either even or odd intervals will not cross the boundaries of information bits. Then the two incoherent sums are compared, and the largest of them is selected, which is then used to decide on the presence of a signal. The second option is that the coherent accumulation length is chosen equal to 20 ms, that is, the length of one information bit, while the moment of accumulation start is selected in 1 ms increments, and the one that provides the highest level of correlation is selected from all options. Accordingly, the beginning of this interval is taken as the border of the information bit. Then incoherent accumulation of 20 ms intervals is performed. It is also proposed in [2] to use FFT to speed up calculations when performing accumulation on a 1 ms interval. The disadvantage of this search algorithm is that the exhaustive search of all possible values of the information bit boundary requires colossal hardware resources, including memory, which makes its implementation difficult.
В [3] рассматриваются различные устройства для когерентного и когерентно-некогерентного накопления, позволяющие повысить чувствительность поиска спутниковых навигационных сигналов. Первое устройство использует когерентное накопление сверток входного сигнала с копией сигнала требуемого спутника на интервале времени, не превышающем длительность одного информационного бита, то есть 20 мс. Второе устройство дополнительно использует детектор границы информационного бита. При этом предполагается, что работа данного детектора может базироваться как на внешней информации, так и на внутренней. В первом случае положение границы бита получается извне, например, если GPS-приемник реализован как часть сотового телефона, то эта информация поступает от оператора сотовой связи. Во втором - информация о границе бита извлекается из самого принятого сигнала. В [3] принцип работы внутреннего детектора границы бита не описывается. Также детектор границы бита обнаруживает изменение фазы входного сигнала на границе бита, если оно происходит. Во втором случае когерентное накопление произведения входного сигнала с копией сигнала требуемого спутника осуществляется на интервале, охватывающем несколько информационных бит. При этом на границе информационных бит осуществляется инвертирование накапливаемой суммы, если это необходимо в соответствии с информацией от детектора границы бит. Третье устройство также использует детектор границы бита, однако определения изменения полярности входного сигнала на границе бита не требуется. В данном случае осуществляет комбинированное когерентно-некогерентное накопление. Сначала осуществляется когерентное накопление произведения входного сигнала с копией сигнала требуемого спутника на интервале, соответствующем длине одного информационного бита, то есть 20 мс. Затем осуществляется некогерентное накопление результатов таких накоплений на длине, зависящей от требуемой чувствительности приемника спутниковых навигационных сигналов и величины остаточного доплеровского смещения частоты. Недостатки данного устройства заключаются в следующем. При использовании первого способа поиска спутниковых навигационных сигналов чувствительность поиска оказывается слишком малой и недостаточной для поиска слабых сигналов. При использовании второго и третьего способов поиска спутниковых навигационных сигналов, использование внешнего детектора границы бита делает данное устройство зависимым от некоторых внешних данных, что зачастую неудобно или невозможно. Использование внутреннего детектора границы бита, то есть определение границы бита на основе информации, извлекаемой из входного сигнала при слабом уровне входного сигнала, имеет высокую вероятность ошибки, а ошибочное детектирование границы бита делает невозможным корректный поиск спутниковых навигационных сигналов.In [3], various devices for coherent and coherent-incoherent accumulation are considered, which make it possible to increase the sensitivity of the search for satellite navigation signals. The first device uses a coherent accumulation of convolutions of the input signal with a copy of the signal of the desired satellite over a time interval not exceeding the duration of one information bit, i.e. 20 ms. The second device additionally uses an information bit boundary detector. It is assumed that the operation of this detector can be based on both external information and internal. In the first case, the position of the bit boundary is obtained from the outside, for example, if the GPS receiver is implemented as part of a cell phone, then this information comes from the mobile operator. In the second, bit boundary information is extracted from the received signal itself. In [3], the principle of operation of the internal bit boundary detector is not described. The bit boundary detector also detects a phase change of the input signal at the bit boundary, if it occurs. In the second case, coherent accumulation of the product of the input signal with a copy of the signal of the desired satellite is carried out on an interval spanning several information bits. At the same time, the accumulated sum is inverted at the information bit boundary, if necessary in accordance with the information from the bit boundary detector. The third device also uses a bit boundary detector, however, it is not necessary to determine the polarity of the input signal at the bit boundary. In this case, it carries out combined coherent-incoherent accumulation. First, coherent accumulation of the product of the input signal is carried out with a copy of the signal of the desired satellite in the interval corresponding to the length of one information bit, that is, 20 ms. Then, incoherent accumulation of the results of such accumulations is carried out over a length depending on the required sensitivity of the receiver of satellite navigation signals and the magnitude of the residual Doppler frequency shift. The disadvantages of this device are as follows. When using the first method of searching for satellite navigation signals, the search sensitivity is too small and insufficient to search for weak signals. When using the second and third methods of searching for satellite navigation signals, using an external bit boundary detector makes this device dependent on some external data, which is often inconvenient or impossible. Using an internal bit boundary detector, that is, determining the bit boundary based on information extracted from the input signal with a weak input signal level, has a high probability of error, and erroneous detection of the bit boundary makes it impossible to correctly search for satellite navigation signals.
В статье [4] описан GPS приемник, включающий радиочастотную часть, которая выполняет преобразование сигнала в область нижних частот, аналого-цифровой преобразователь и блок цифровой обработки, который оценивает положение приемника. Блок цифровой обработки состоит из компенсатора доплеровского смещения, блока демодуляции сигнала, блока корреляционной обработки и блока вычисления позиции приемника. Для обнаружения спутниковых навигационных сигналов предлагается использовать метод, заключающийся в когерентном накоплении сигнала на временном интервале, равном 1 информационному биту, то есть 20 мс, с последующим некогерентным накоплением. Другой способ, предлагаемый в [4], предполагает определение принятых данных, демодуляцию сигнала и использование некогерентного накопления на интервале нескольких информационных бит, то есть более 20 мс. В статье признается, что при таком подходе вычислительные ресурсы, необходимые для поиска, оказываются очень большими, и реализация поиска в режиме реального времени невозможна. Для ускорения поиска предлагается использовать информацию о параметрах спутниковых навигационных сигналов, получаемые от некоего сервера, который должен распространять их в широковещательном режиме. Например, приемник, встроенный в мобильный телефон, мог бы получать информацию от базовой станции сотового оператора. Информация включает в себя величины доплеровского смещения сигнала спутника, временную задержку и эфемериды. Использование этой информации позволит существенно уменьшить пространство поиска спутниковых навигационных сигналов и соответственно уменьшить время поиска. Недостатком данного приемника является зависимость от информации о параметрах спутниковых навигационных сигналов, получаемых от внешнего источника, а также от характеристик источника информации и от способа ее предоставления.The article [4] describes a GPS receiver, which includes a radio frequency part that converts the signal to the low-frequency region, an analog-to-digital converter, and a digital processing unit that estimates the position of the receiver. The digital processing unit consists of a Doppler offset compensator, a signal demodulation unit, a correlation processing unit, and a receiver position calculation unit. To detect satellite navigation signals, it is proposed to use a method consisting in coherent accumulation of a signal over a time interval equal to 1 information bit, that is, 20 ms, followed by incoherent accumulation. Another method proposed in [4] involves determining the received data, demodulating the signal, and using incoherent accumulation over the interval of several information bits, that is, more than 20 ms. The article admits that with this approach, the computational resources needed for the search are very large, and real-time search is not possible. To speed up the search, it is proposed to use information on the parameters of satellite navigation signals received from a certain server, which should distribute them in broadcast mode. For example, a receiver integrated in a mobile phone could receive information from a base station of a cellular operator. The information includes the Doppler bias of the satellite signal, the time delay and the ephemeris. The use of this information will significantly reduce the search space of satellite navigation signals and, accordingly, reduce the search time. The disadvantage of this receiver is its dependence on information on the parameters of satellite navigation signals received from an external source, as well as on the characteristics of the information source and the method of its provision.
Кроме того, все рассмотренные устройства не учитывают происходящее за время длительного накопления входного сигнала изменение задержки спутникового сигнала. Они не содержат средств борьбы с помехами от окружающего электронного оборудования, без чего практическая реализация высокочувствительного поиска невозможна. Также все рассмотренные источники информации не предлагают эффективной программно-аппаратной реализации приемников спутниковых навигационных сигналов.In addition, all the considered devices do not take into account the change in the delay of the satellite signal that occurs during the long accumulation of the input signal. They do not contain means to combat interference from surrounding electronic equipment, without which the practical implementation of a highly sensitive search is impossible. Also, all the considered sources of information do not offer effective hardware-software implementation of receivers of satellite navigation signals.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Предлагаемым изобретением решается задача создания устройства для приема спутниковых навигационных сигналов, в частности GPS и ГЛОНАСС, с блоком быстрого и высокочувствительного поиска, реализующего поиск слабых навигационных сигналов на основе комбинирования когерентного накопления в пределах одного информационного бита (20 мс для GPS, 10 мс для ГЛОНАСС) и некогерентного накопления в течение времени, определяемого требуемой чувствительностью приемника. При этом особенностью предлагаемого изобретения является эффективная реализация приемника в виде вычислительной системы с блоками быстрой и медленной памяти в одно- или многопроцессорном варианте при минимизации объема быстрой памяти, доступной каждому процессору, а также вычислительной мощности всей вычислительной системы. Другой особенностью предлагаемого изобретения является использование параллельного поиска по задержке и частоте, что позволяет значительно уменьшить время поиска при холодном старте.The present invention solves the problem of creating a device for receiving satellite navigation signals, in particular GPS and GLONASS, with a quick and highly sensitive search unit that searches for weak navigation signals based on combining coherent accumulation within one information bit (20 ms for GPS, 10 ms for GLONASS ) and incoherent accumulation during the time determined by the required sensitivity of the receiver. Moreover, a feature of the invention is the effective implementation of the receiver in the form of a computer system with fast and slow memory blocks in a single or multiprocessor version while minimizing the amount of fast memory available to each processor, as well as the computing power of the entire computing system. Another feature of the invention is the use of parallel search by delay and frequency, which can significantly reduce the search time during a cold start.
Сущность предлагаемого изобретения в случае приема сигналов GPS (дальнейшее описание, если это не оговаривается специально, относится к приему сигналов GPS) заключается в следующем.The essence of the invention in the case of receiving GPS signals (the further description, unless otherwise specified, relates to the reception of GPS signals) is as follows.
Общая структурная схема приемника спутниковых навигационных сигналов, показанная на фиг.1, содержит радиочастотный блок (101), который выполняет усиление принятого сигнала, преобразование частоты с формированием квадратурных составляющих и аналого-цифровое преобразование. Цифровой квадратурный сигнал с выхода радиочастотного блока поступает в блок поиска навигационных сигналов (102), который выполняет задачу поиска и обнаружения сигналов тех спутников, уровень сигнала которых достаточен, а также оценку параметров этих сигналов: величины доплеровского смещения, времени прихода, уровня сигнала. Также цифровой квадратурный сигнал поступает в блок захвата и сопровождения навигационных сигналов и приема данных (103). Из блока поиска навигационных сигналов (102) информация также поступает в блок захвата и сопровождения навигационных сигналов и приема данных (103), который на ее основе осуществляет точный захват сигналов «видимых спутников», в дальнейшем их сопровождает и извлекает данные из сигнала спутника. Затем данные с выхода блока захвата и сопровождения навигационных сигналов и приема данных (103) поступают в блок решения навигационной задачи (104), который решает навигационную задачу и определяет координаты и скорость приемника. При этом реализация каждого из блоков может быть различной.The general structural diagram of a satellite navigation signal receiver, shown in FIG. 1, comprises a radio frequency unit (101) that performs amplification of a received signal, frequency conversion with the formation of quadrature components, and analog-to-digital conversion. The digital quadrature signal from the output of the radio frequency block enters the navigation signal search block (102), which performs the task of searching and detecting signals from satellites whose signal level is sufficient, as well as evaluating the parameters of these signals: Doppler shift magnitude, arrival time, signal level. The digital quadrature signal also enters the block for capturing and tracking navigation signals and receiving data (103). From the navigation signal search unit (102), information also enters the navigation signal capture and tracking unit and data reception (103), which based on it accurately captures the signals of “visible satellites”, subsequently accompanies them and extracts data from the satellite signal. Then, the data from the output of the block for capturing and tracking navigation signals and receiving data (103) goes to the block for solving the navigation problem (104), which solves the navigation problem and determines the coordinates and speed of the receiver. Moreover, the implementation of each of the blocks may be different.
Данное изобретение рассматривает реализацию блока поиска навигационных сигналов в составе навигационного приемника. Предлагается реализовать блок поиска таким образом, чтобы поиск выполнялся в виде двух последовательных фаз (фиг.2). На первой фазе осуществляется предварительный поиск возможных вариантов навигационных сигналов (201), а на второй фазе (202) из возможных вариантов после дополнительной обработки выбирается наиболее вероятный вариант. Как вариант, вторая фаза может отсутствовать, тогда результаты работы первой фазы будут представлять окончательные результаты работы блока поиска навигационных сигналов.The present invention contemplates an implementation of a navigation signal search unit within a navigation receiver. It is proposed to implement a search block so that the search is performed in the form of two consecutive phases (figure 2). In the first phase, a preliminary search for possible options for navigation signals (201) is performed, and in the second phase (202) of the possible options after additional processing, the most likely option is selected. Alternatively, the second phase may be absent, then the results of the first phase will represent the final results of the navigation signal search unit.
Структурная схема блока предварительного поиска навигационных сигналов на фазе 1 предлагаемого приемника показана на фиг.3. На вход блока поступают входные отсчеты, представляющие собой дискретные выборки из принятого сигнала. Всего в зависимости от использованной частоты дискретизации на интервале 1 мс находится Q отсчетов. Например, Q может быть равно 2048 в случае приема сигнала GPS и Q=1024 в случае приема сигнала ГЛОНАСС. При этом два отсчета сигнала приходятся на один сигнальный чип.The block diagram of the block preliminary search for navigation signals in
Вначале рассматривается блок предварительного поиска сигналов GPS. Блок содержит память для входных отсчетов (301), данные из которой через схему опционального сдвига частоты на 500 Гц (302) поступают в блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) (303). Схема опционального сдвига частоты на 500 Гц (302) умножает входной сигнал на гармоническое колебание в соответствии со следующей формулой:First, a preliminary search unit for GPS signals is considered. The block contains a memory for input samples (301), the data from which through the optional 500 Hz frequency shift circuit (302) is supplied to the fast Fourier transform (FFT) block (303). An optional 500 Hz frequency shift circuit (302) multiplies the input signal by harmonic oscillation in accordance with the following formula:
Результат обработки поступают в память (304), а затем в адаптивный режекторный фильтр (305), реализованный в частотной области. Фильтр изменяет уровень различных частотных составляющих входного сигнала: yn=xn·kn, где kn - адаптивно меняющийся коэффициент в диапазоне от 0 до 1. Другой составной частью описываемого блока поиска является генератор эталона или копии псевдослучайной последовательности выбранного спутника (306). Через кольцевой сдвиговый регистр (307) он соединен с блоком БПФ с восстановлением порядка отсчетов на выходе (308). С выхода блока БПФ спектр копий сигнала поступает во второй кольцевой сдвиговый регистр (309). Этот сдвиговый регистр соединен с умножителем (310), на другой вход которого поступает сигнал с выхода адаптивного режекторного фильтра (305). Кольцевые сдвиговые регистры (307) и (309) преобразуют входную последовательность по следующему закону:The processing result is received in the memory (304), and then in the adaptive notch filter (305), implemented in the frequency domain. The filter changes the level of various frequency components of the input signal: y n = x n · k n , where k n is an adaptively varying coefficient in the range from 0 to 1. Another component of the described search block is a standard generator or a copy of the pseudorandom sequence of the selected satellite (306) . Through an annular shift register (307), it is connected to the FFT unit with restoration of the order of samples at the output (308). From the output of the FFT block, the spectrum of signal copies enters the second annular shift register (309). This shift register is connected to a multiplier (310), to the other input of which a signal is output from the output of the adaptive notch filter (305). Ring shift registers (307) and (309) transform the input sequence according to the following law:
где параметр m определяет направление и размер кольцевого сдвига. Параметр m кольцевого сдвигового регистра (307) изменяется по заранее определенной схеме. Закон изменения m синхронизирован со сдвиговым регистром в блоке поиска, что показано пунктирной линией. Обычно изменения этого параметра производятся с равными временными интервалами и на одинаковое число. Аналогичный параметр для кольцевого сдвигового регистра (309) изменяется в соответствии со схемой поиска по частоте (обычно последовательно увеличивается на 1 или 2). Результат произведения поступает в блок поиска (311), который подготавливает исходные данные о параметрах для дальнейшей обработки в фазе 2. Эти данные рассчитываются для каждого доплеровского смещения и представляют собой основание для гипотезы о факте наличия/отсутствия сигнала спутника.where the parameter m determines the direction and size of the ring shift. The parameter m of the annular shift register (307) changes according to a predetermined pattern. The law of change m is synchronized with the shift register in the search block, which is shown by the dashed line. Typically, changes to this parameter are made at equal time intervals and by the same number. A similar parameter for the annular shift register (309) changes in accordance with the frequency search scheme (usually sequentially increases by 1 or 2). The result of the product is sent to the search block (311), which prepares the initial data on the parameters for further processing in
Структурная схема блока поиска показана на фиг.4. На схеме приведена последовательность операций поиска только для одного значения доплеровского смещения. Подготовка исходных данных для работы фазы 2 (фиг.2) заключается в многократном выполнении этой последовательности операций, каждый раз для нового значения доплеровского смещения. Итак, схема поиска содержит блок частичного ОБПФ без восстановления порядка отсчетов на выходе (401) и блок памяти для хранения результатов его работы (402). Блок частичного ОБПФ содержит Q входов и Q/К выходов, где К - целое число степени 2. Из блока памяти Q/К отсчетов поступают на 16 умножителей (404). Число умножителей может быть увеличено до 20, в этом случае точность поиска несколько повысится за счет увеличения вычислительных затрат, увеличение умножителей свыше 20 не целесообразно, так как не приводит к увеличению точности поиска. На второй вход каждого из умножителей поступают сигналы от генераторов (403) синусоидального колебания определенной частоты. Результаты умножения поступают в 16 когерентных накопителей (405) на 20 мс каждый. После когерентного накопителя сигналы распределяется через переключатель (406) на пять входов некогерентных накопителей (407). Каждый из этих пяти результатов когерентного накопления отличается положением границы бита, т.е. на 1/5 длительности информационного бита, что составляет 4 мс. Вход каждого некогерентного накопителя (407) соединен с выходом одного из когерентных накопителей (405). Таким образом, количество некогерентных накопителей в 5 раз больше числа когерентных накопителей, и выбор того или иного некогерентного накопителя определяется положением переключателей (406) и значением частоты генераторов (403). Далее с выхода некогерентного накопителя (407) сигнал поступает в первый блок восстановления индексов ОБПФ (408), который работает с Q отсчетами. Затем отсчеты поступают в кольцевой сдвиговый регистр (409), а после него - во второй блок восстановления индексов ОБПФ (410), который восстанавливает порядок индексов к виду, пригодному для работы некогерентного накопителя (407). Первый и второй блоки восстановления индексов идентичны.The block diagram of the search unit is shown in Fig.4. The diagram shows the sequence of search operations for only one value of the Doppler shift. The preparation of the initial data for the operation of phase 2 (Fig. 2) consists in repeatedly performing this sequence of operations, each time for a new Doppler shift value. So, the search scheme contains a partial IFFT block without restoring the sample order at the output (401) and a memory block for storing the results of its operation (402). The partial IFFT block contains Q inputs and Q / K outputs, where K is an integer of
Данное модулю (фиг.4) название "блок поиска при определенном доплеровском смещении" означает, что доплеровское смещение входного сигнала считается известным с точностью до 500 Гц и уточняется внутри блока умножением поступающих отсчетов сигнала на 16 опорных колебаний разной частоты. Функционально блок выполняет следующие операции: ОБПФ (или его часть) без восстановления порядка на выходе, дополнительное уточнение смещения частоты, смешанное когерентно-некогерентное накопление, "прокрутка" результатов накопления в сдвиговом регистре для компенсации перемещения корреляционного пика с сохранением исходной (без восстановления порядка) структуры выходов.The name given to the module (Fig. 4) “search block at a certain Doppler shift” means that the Doppler shift of the input signal is considered to be accurate to 500 Hz and is refined inside the block by multiplying the incoming signal samples by 16 reference oscillations of different frequencies. Functionally, the unit performs the following operations: IFFT (or part of it) without restoring the order at the output, additional refinement of the frequency offset, mixed coherent-incoherent accumulation, "scrolling" of the accumulation results in the shift register to compensate for the movement of the correlation peak while maintaining the original (without restoring order) output structures.
Блок частичного ОБПФ ((401) на фиг.4) без восстановления порядка представляет собой узел, выполняющий преобразование Фурье в соответствии с алгоритмом прореживания по частоте [5, 6]. При его выполнении выходные значения получаются упорядоченными в соответствии с двоично-инверсными значениями индексов. Затем в стандартном алгоритме осуществляется переупорядочение выходных значений в соответствии с естественным порядком индексов. Особенность работы блока частичного ОБПФ без восстановления порядка заключается в том, что операция по переупорядочению выходных значений не производится (она будет выполняться в другой части приемника, что позволит сэкономить вычислительные ресурсы), а частичность означает, что используется только некоторая часть выходных значений, выбираемая дополнительным параметром. Структура алгоритма прореживания по частоте в том случае, когда используется только некоторая часть выходных значений, также позволяет исключить выполнение части операций. Например, на фиг.5а [5, рис.6.11] показано 8-точечное ОБПФ с прореживанием по частоте, а на фиг.5б - случай использования четырех значений из этого ОБПФ. Блок частичного ОБПФ также может быть реализован на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье с прореживанием по времени. Частичность ОБПФ с прореживанием по времени достигается тем же образом, что и частичность ОБПФ с прореживанием по частоте, однако порядок отсчетов на выходе будет восстановлен автоматически. Вместе с тем, реализация ОБПФ с прореживанием по времени требует переупорядочивания данных на входе. Использование ОБПФ с прореживанием по времени делает не нужными блоки восстановления индексов ОБПФ (408) и (410). Очевидным недостатком схемы, использующей частичное ОБПФ с прореживанием по времени является дополнительная операция переупорядочивания данных на входе, однако отсутствие блоков восстановления индексов (408) и (410) позволяет эффективнее использовать память для хранения результатов некогерентного накопления (407).The partial IFFT block ((401) in FIG. 4) without restoring order is a node that performs the Fourier transform in accordance with the frequency decimation algorithm [5, 6]. When it is executed, the output values are obtained ordered in accordance with binary inverse index values. Then, in the standard algorithm, the output values are reordered in accordance with the natural order of the indices. A feature of the operation of a partial IFFT block without restoring order is that the operation to reorder the output values is not performed (it will be performed in another part of the receiver, which will save computational resources), and the partiality means that only a certain part of the output values is selected, selected by the additional parameter. The structure of the frequency decimation algorithm in the case when only some part of the output values is used also allows to exclude the execution of some operations. For example, FIG. 5a [5, Fig. 6.11] shows an 8-point IFFT with decimation in frequency, and FIG. 5b shows the case of using four values from this IFFT. The partial OBPF block can also be implemented on the basis of a time thinning algorithm for fast Fourier transform. The partiality of IFFT with decimation in time is achieved in the same way as the partiality of IFFT with decimation in frequency, however, the sampling order at the output will be restored automatically. At the same time, the implementation of OBPF with time decimation requires a reordering of the input data. The use of OBPF with time decimation makes it unnecessary to restore blocks of OBPF indices (408) and (410). An obvious drawback of a scheme using partial time-indexed IFFT is the additional operation of reordering the input data, however, the absence of index recovery blocks (408) and (410) allows more efficient use of memory for storing incoherent accumulation results (407).
Схема когерентного накопителя на 20 мс ((405) фиг.4) приведена на фиг.6 и содержит интегратор со сбросом, состоящий из сумматора (601), элемента задержки (регистр) на Т=1 мс (602) и ключа (603). Результат интегрирования поступает в линию задержки, состоящую из пяти последовательно соединенных элементов задержки на 4 мс (604) - (608). Суммарная задержка составляет 5·4Т=20 мс, а сдвиг происходит каждые 4 мс. На выходе задержанный сигнал вычитается из входного в вычитателе (609), что в совокупности с выходным интегратором (сумматор (610) и регистр (611)) обеспечивает скользящее усреднение сигнала на интервале 20 мс.A 20 ms coherent drive circuit ((405) of FIG. 4) is shown in FIG. 6 and contains a reset integrator consisting of an adder (601), a delay element (register) at T = 1 ms (602), and a key (603) . The integration result enters the delay line consisting of five series-connected delay elements for 4 ms (604) - (608). The total delay is 5 · 4T = 20 ms, and a shift occurs every 4 ms. At the output, the delayed signal is subtracted from the input in the subtractor (609), which in combination with the output integrator (adder (610) and register (611)) provides a moving signal averaging over an interval of 20 ms.
Структурная схема некогерентного накопителя ((407) фиг.4), изображена на фиг.7 и содержит квадратор (701) с интегратором (сумматор (702) и регистр (703)). Переключатель (704), находясь в нижнем положении, позволяет изменять конфигурацию цепи обратной связи, включая в нее либо регистр (703), либо первый и второй блоки восстановления индексов ОБПФ вместе со сдвиговым регистром.The block diagram of the incoherent drive ((407) of FIG. 4) is shown in FIG. 7 and contains a quadrator (701) with an integrator (adder (702) and register (703)). The switch (704), when in the lower position, allows you to change the configuration of the feedback circuit, including either register (703) or the first and second blocks for recovering the IFFT indices together with the shift register.
Результаты, полученные на первой фазе, а именно наиболее вероятные значения величины доплеровского смещения, начальной позиции копии псевдослучайной последовательности выбранного спутника, временной позиции границы информационного бита передаются на вторую фазу поиска. В ходе второй фазы выполняется повторное вычисление корреляций для данных значений с более высокой точностью и большим временем накопления, а также принимается окончательное решение о наличие сигнала спутника и окончательная оценка его параметров, которые затем передаются в блок захвата и сопровождения навигационных сигналов и приема данных.The results obtained in the first phase, namely, the most probable values of the Doppler shift, the initial position of the copy of the pseudo-random sequence of the selected satellite, and the time position of the information bit boundary are transmitted to the second search phase. During the second phase, correlations are recalculated for these values with higher accuracy and longer accumulation time, and a final decision is made about the presence of a satellite signal and a final estimate of its parameters, which are then transmitted to the capture and tracking unit of navigation signals and data reception.
В случае приема сигналов ГЛОНАСС длительность информационного бита составляет 10 мс. В этом случае, вместо 2048-точечного БПФ и ОБПФ используются 1024-точечные БПФ и ОБПФ, количество умножителей блока поиска при определенном доплеровском смещении равно 8, количество генераторов колебаний определенной частоты равно 8, а время когерентного накопления составляет 10 мс. Время задержки каждого из пяти элементов задержки на выходе ключа в когерентном накопителе вместо 4 мс равно 2 мс, а время задержки элемента задержки некогерентного накопителя вместо 20 мс составляет 10 мс.In the case of receiving GLONASS signals, the information bit duration is 10 ms. In this case, instead of the 2048-point FFT and OBPF, 1024-point FFT and OBPF are used, the number of search unit multipliers at a certain Doppler shift is 8, the number of oscillators of a certain frequency is 8, and the coherent accumulation time is 10 ms. The delay time of each of the five delay elements at the output of the key in the coherent drive instead of 4 ms is 2 ms, and the delay time of the delay element of the incoherent drive instead of 20 ms is 10 ms.
Для реализации всех требуемых операций приемник может быть построен в виде одно- или многопроцессорной вычислительной системы. Однопроцессорный вариант (фиг.8) содержит процессор, быструю память и медленную память. Быстрая память может быть размещена на том же кристалле, что и процессор. Многопроцессорный вариант (фиг.9) содержит несколько процессоров, с каждым из которых связана быстрая память (возможно, размещенная на том же кристалле, что и процессор) и медленную память, общую для всех процессоров.To implement all the required operations, the receiver can be built in the form of a single or multiprocessor computing system. The uniprocessor version (Fig. 8) contains a processor, fast memory and slow memory. Fast memory can be placed on the same chip as the processor. The multiprocessor version (Fig. 9) contains several processors, each of which is associated with fast memory (possibly located on the same chip as the processor) and slow memory common to all processors.
Приемник может быть выполнен в виде одно- или многопроцессорной системы, реализованной в качестве встроенного процессорного ядра в СБИС, при этом наиболее вычислительно-емкие блоки приемника, такие как БПФ и ОБПФ, могут быть выполнены в виде аппаратных ускорителей, размещенных в той же СБИС.The receiver can be made in the form of a single or multiprocessor system, implemented as an integrated processor core in the VLSI, while the most computationally intensive receiver blocks, such as FFT and OBPF, can be made in the form of hardware accelerators located in the same VLSI.
В случае реализации приемника на многоядерной, многопроцессорной, а также любой другой аппаратной платформе, обеспечивающей параллелизм вычислений, описанная выше схема может быть изменена следующим образом: выход БПФ копии псевдослучайной последовательности выбранного спутника ((308) фиг.3) соединяется сразу с несколькими кольцевыми сдвиговыми регистрами (309), выход адаптивного режекторного фильтра (305) также подается на несколько умножителей (310), вторые входы которых соединены с кольцевыми сдвиговыми регистрами (309), а результаты произведений передаются на блоки поиска (311) и так далее.In the case of implementing the receiver on a multi-core, multiprocessor, as well as any other hardware platform that provides parallelism of calculations, the scheme described above can be changed as follows: the FFT output of a pseudo-random sequence of the selected satellite ((308) of Fig. 3) is connected immediately to several ring shear registers (309), the output of the adaptive notch filter (305) is also fed to several multipliers (310), the second inputs of which are connected to circular shift registers (309), and the results are produced denials are transmitted to search units (311) and so on.
В случае реализации приемника на одноядерной, однопроцессорной или иной другой аппаратной платформе, не обеспечивающей параллелизма вычислений, а также, если доступный системе параллелизм не достаточен для одновременного выполнения операций соответствующих всем возможным значениям параметра m второго кольцевого сдвигового регистра ((309) фиг.3) и всем наборам выходов частичных ОБПФ ((401) фиг.4), объем памяти для результатов БПФ ((304) фиг.3) должен быть существенно увеличен. Поступающие на вход умножителя ((310) фиг.3) через адаптивный режекторный фильтр ((305) фиг.3) данные в этом случае вычитываются из памяти ((304) фиг.3) многократно. Одновременно с этим меняется параметр m второго кольцевого сдвигового регистра ((309) фиг.3), а также параметр, определяющий выходы блока частичного ОБПФ без восстановления порядка на выходе ((401) фиг.4).In the case of the implementation of the receiver on a single-core, single-processor, or other other hardware platform that does not provide parallelism of calculations, as well as if the parallelism available to the system is not sufficient to simultaneously perform operations corresponding to all possible values of the parameter m of the second ring shift register ((309) of FIG. 3) and all sets of outputs of partial IFFT ((401) of FIG. 4), the amount of memory for the results of FFT ((304) of FIG. 3) should be significantly increased. The input to the multiplier ((310) of FIG. 3) through the adaptive notch filter ((305) of FIG. 3) the data in this case are read out from the memory ((304) of FIG. 3) repeatedly. At the same time, the parameter m of the second annular shift register ((309) of FIG. 3) changes, as well as the parameter that determines the outputs of the partial IFFT block without restoring the output order ((401) of FIG. 4).
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 приведена общая структурная схема приемника спутниковых навигационных сигналов, которая содержит радиочастотный блок (101), блок поиска навигационных сигналов (102), блок захвата и сопровождения навигационных сигналов и приема данных (103), блок решения навигационной задачи (104).Figure 1 shows the General structural diagram of the receiver of satellite navigation signals, which contains a radio frequency unit (101), a unit for searching navigation signals (102), a unit for capturing and tracking navigation signals and receiving data (103), a unit for solving a navigation problem (104).
На фиг.2 приведена структурная схема блока поиска навигационных сигналов предлагаемого приемника, включающая блок поиска на первой фазе (201) и блок поиска на второй фазе (202).Figure 2 shows the structural diagram of the block search navigation signals of the proposed receiver, including the search unit in the first phase (201) and the search unit in the second phase (202).
На фиг.3 приведена структурная схема блока поиска навигационных сигналов предлагаемого приемника на первой фазе поиска, которая содержит память для входных отсчетов (301), схему сдвига частоты на 500 Гц (302), блок БПФ с восстановлением порядка отсчетов на выходе (303), память для результатов БПФ (304), адаптивный режекторный фильтр (305), генератор копии псевдослучайной последовательности выбранного спутника (306), кольцевой сдвиговый регистр (307), блок БПФ копии псевдослучайной последовательности выбранного спутника с восстановлением порядка отсчетов на выходе (308), кольцевой сдвиговый регистр (309), поэлементный умножитель (310), блок поиска при определенном доплеровском смещении (311).Figure 3 shows the structural diagram of the block search navigation signals of the proposed receiver in the first phase of the search, which contains a memory for input samples (301), a frequency shift circuit at 500 Hz (302), an FFT block with restoration of the order of samples at the output (303), memory for FFT results (304), adaptive notch filter (305), pseudo-random sequence copy generator of the selected satellite (306), ring shift register (307), FFT block of the pseudo-random sequence copy of the selected satellite with restoration of the reference order at the output (308), an annular shift register (309), an element-wise multiplier (310), a search unit at a certain Doppler shift (311).
На фиг.4 приведена структурная схема блока поиска при определенном доплеровском смещении, которая содержит блок частичного ОБПФ без восстановления порядка отсчетов на выходе (401), блок памяти результатов частичных ОБПФ (402), набор блоков, каждый из которых состоит из генератора колебаний определенной частоты (403), умножителя (404) и когерентного накопителя на 20 мс (405), набор переключателей (406), набор некогерентных накопителей (407), первый набор блоков восстановления индексов ОБПФ (408), набор кольцевых сдвиговых регистров (409) и второй набор блоков восстановления индексов ОБПФ (410).Figure 4 shows the structural diagram of the search block at a certain Doppler shift, which contains a partial IFFT block without restoring the sample order at the output (401), a partial memory IFFT block (402), a set of blocks, each of which consists of a vibration generator of a certain frequency (403), multiplier (404) and 20 ms coherent storage (405), set of switches (406), set of incoherent drives (407), first set of OBPF index recovery blocks (408), set of ring shift registers (409) and second block set Restoring IFFT indices (410).
На фиг.5 приведена структурная схема частичного ОБПФ с использованием половины выходных значений.Figure 5 shows the structural diagram of a partial IFFT using half the output values.
На фиг.6 приведена структурная схема когерентного накопителя на 20 мс, которая содержит первый сумматор (601), элемент задержки на 1 мс (602), переключатель (603), набор элементов задержки на 4 мс (604)-(608), вычитатель (609), второй сумматор (610) и элемент задержки на 4 мс (611).Figure 6 shows the structural diagram of a coherent drive for 20 ms, which contains the first adder (601), a delay element for 1 ms (602), a switch (603), a set of delay elements for 4 ms (604) - (608), a subtractor (609), a second adder (610), and a 4 ms delay element (611).
На фиг.7 приведена структурная схема некогерентного накопителя, которая содержит квадратор (701), сумматор (702), элемент задержки на 20 мс (703) и переключатель (704).Figure 7 shows the structural diagram of an incoherent storage device, which contains a quadrator (701), an adder (702), a 20 ms delay element (703), and a switch (704).
На фиг.8 приведена структурная схема однопроцессорной вычислительной системы, которая содержит процессор (801), быструю память (802) и медленную память (803).On Fig shows a structural diagram of a single-processor computing system, which contains a processor (801), fast memory (802) and slow memory (803).
На фиг.9 приведена структурная схема многопроцессорной вычислительной системы, которая содержит набор процессоров (901), набор блоков быстрой памяти (902) и медленную память (903).Figure 9 shows the structural diagram of a multiprocessor computing system, which contains a set of processors (901), a set of blocks of fast memory (902) and slow memory (903).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Приемник спутниковых навигационных сигналов с блоком быстрого и высокочувствительного поиска работает следующим образом.The receiver of satellite navigation signals with a quick and highly sensitive search unit operates as follows.
Входной сигнал поступает на радиочастотный блок, где усиливается, преобразуется в квадратурный сигнал на нулевой частоте и подвергается аналого-цифровому преобразованию. На выходе радиочастотного блока получается цифровой квадратурный сигнал, который подается на блок поиска навигационных сигналов. Блок поиска обнаруживает сигналы тех спутников, которые «видимы» в точке размещения антенны приемника и уровень сигнала которых достаточен для их приема, оценивает параметры этих сигналов (доплеровское смещение, время прихода, уровень сигнала) и полученную информацию передает блоку захвата, сопровождения и приема данных (ЗСПД). При этом блок ЗСПД на основе информации, полученной от блока поиска, осуществляет точный захват сигналов «видимых» спутников, в дальнейшем их сопровождает и извлекает данные из сигнала спутника и передает эти данные в блок решения навигационной задачи, который по этим данным и другой имеющейся информации решает навигационную задачу и определяет координаты и скорость объекта, на котором расположен приемника.The input signal is fed to the radio frequency unit, where it is amplified, converted to a quadrature signal at zero frequency and subjected to analog-to-digital conversion. At the output of the radio frequency unit, a digital quadrature signal is obtained, which is fed to the navigation signal search unit. The search unit detects the signals of those satellites that are “visible” at the location of the receiver’s antenna and whose signal level is sufficient to receive them, estimates the parameters of these signals (Doppler shift, arrival time, signal level) and transfers the received information to the data acquisition, tracking and reception unit (ZSPD). At the same time, the ZSPD block, based on the information received from the search block, accurately captures the signals of the “visible” satellites, subsequently accompanies them and extracts data from the satellite signal and transmits this data to the decision block of the navigation problem, which according to this data and other available information solves the navigation problem and determines the coordinates and speed of the object on which the receiver is located.
Работа блока поиска навигационного сигнала отдельно выбранного спутника состоит из двух фаз. Первая фаза заключается в следующем. Отсчеты входного квадратурного цифрового сигнала накапливаются в памяти для входных отсчетов. Для определенности рассмотрим частоту дискретизации сигнала GPS 2,048 МГц (при чиповой частоте GPS 1,023 МГц это соответствует 2-м отсчетам на один сигнальный чип). Тогда при накоплении сигнала длительностью 1 мс имеем 2048 отсчетов сигнала GPS. Над этими данными выполняется БПФ длиной 2048. В случае сигнала ГЛОНАСС имеем 1024 отсчета. Здесь и далее БПФ длиной 2048 при приеме ГЛОНАСС заменяется на БПФ длиной 1024.The operation of the navigation signal search unit of a separately selected satellite consists of two phases. The first phase is as follows. Samples of the input quadrature digital signal are accumulated in the memory for input samples. For definiteness, consider the sampling frequency of a GPS signal of 2.048 MHz (with a chip chip frequency of 1.023 MHz, this corresponds to 2 samples per signal chip). Then, when the signal is accumulated for a duration of 1 ms, we have 2048 samples of the GPS signal. An FFT of
Результаты БПФ также сохраняются в памяти и затем пропускаются через адаптивный режекторный фильтр, работающий в частотной области, для удаления сильных сосредоточенных помех. Также формируется копия псевдослучайной последовательности выбранного спутника длиной 2048 отсчетов. Данная последовательность сдвигается циркулярно в кольцевом сдвиговом регистре (данный сдвиг является необязательным, но желательным, что будет пояснено ниже), над полученной последовательностью также выполняется БПФ длиной 2048. Результат преобразования сохраняется в кольцевом регистре, который позволяет получить несколько циркулярно-сдвинутых копий своего содержимого, каждая из которых используется для коррекции определенного доплеровского смещения входного сигнала. Каждая из копий поэлементно перемножается с выходом адаптивного режекторного фильтра и поступает на свой блок поиска при определенном доплеровском смещении.The FFT results are also stored in memory and then passed through an adaptive notch filter operating in the frequency domain to remove strong concentrated interference. A copy of the pseudo-random sequence of the selected satellite with a length of 2048 samples is also formed. This sequence is shifted circularly in a circular shift register (this shift is optional, but desirable, which will be explained below), an FFT of
Работа блока поиска при определенном доплеровском смещении заключается в следующем. Массив входных данных (далее отсчетов) длиной 2048 подается на набор блоков частичного ОБПФ. Если число таких блоков равно двум, то на выходе каждого из них получается 1024 отсчета, соответствующих первой и второй половинам полного ОБПФ. Выходные отсчеты ОБПФ представляют собой сигнал во временной области, который сохраняется в блоках памяти (каждому частичному ОБПФ соответствует свой блок памяти). Затем происходит преобразование частоты сигнала и его когерентное накопление, что позволяет осуществить узкополосную фильтрацию в 16-ти полосах в диапазоне частот от -250 до 250 Гц. Интервал когерентного накопления равен 20 мс, что соответствует длительности одного информационного бита спутникового сигнала. Когерентное накопление осуществляется в два этапа. Сначала блок комплексных отсчетов интегрируется на интервале 4 мс. Затем осуществляется скользящее накопление на пяти 4-х мс интервалах, что соответствует 20 мс (здесь и далее временные интервалы в 4 и 20 мс в приемнике ГЛОНАСС заменяются на 2 и 10 мс соответственно). Результат накопления с шагом в 4 мс распределяется между пятью некогерентными накопителями - каждый для своей границы бита. Время накопления некогерентного накопителя может быть установлено в широких пределах (обычно до 10 с) и зависит от требуемой чувствительности приемника. При некогерентном накоплении квадрат модуля комплексных отсчетов суммируются с накоплением. Из-за большой продолжительности некогерентного накопления сам сигнал необходимо сдвигать для компенсации ухода максимального отсчета (корреляционного пика). Перемещение корреляционного пика обусловлено изменением расстояния до спутника за время между началом накопления и его окончанием. Реализация этого сдвига осуществляется в кольцевом сдвиговом регистре, но для того, чтобы сдвиг прошел корректно до и после этого проводится процедура восстановления индексов ОБПФ. В кольцевом сдвиговом регистре сигнал циркулярно сдвигается на 0, 1 или -1 отсчет в соответствии со значением доплеровского смещения, которое позволяет оценить скорость изменения расстояния до спутника. Выход этого кольцевого буфера используется для принятия решения о наличии спутников и их параметрах.The operation of the search block at a certain Doppler shift is as follows. An array of input data (hereinafter referred to as samples) of
Для уменьшения сложности приемника и экономии памяти желательно применять числа с малым числом разрядов, например, с разрядностью 8 бит. Однако, в случае использования сигнала с периодическим кодом (код, используемый в GPS и ГЛОНАСС сигналах, является именно таким) при расчете ОБПФ с числами малой разрядности при накоплении результата возрастает вероятность ложного детектирования. Причина этого эффекта заключается в том, что ОБПФ при большой длине и малой разрядности вносит смещение в первые отсчеты результата и соответственно ОБПФ ложно завышает их абсолютное значение (в особенности нулевой отсчет). При большом накоплении и при слабом сигнале, когда уровень максимального отсчета ОБПФ незначительно превышает остальные, это приводит к ложным срабатываниям в начале корреляционного отклика. Для исключения этого эффекта используется циркулярный сдвиг копии псевдослучайной последовательности выбранного спутника, а для его компенсации синхронно осуществляется циркулярный сдвиг в регистрах блока поиска при определенном доплеровском смещении. Это приводит к тому, что смещение вносится не только в первые отсчеты результата, а равномерно распределяется по всем отсчетам, тем самым влияние этой погрешности снижается.To reduce the complexity of the receiver and save memory, it is desirable to use numbers with a small number of bits, for example, with a capacity of 8 bits. However, in the case of using a signal with a periodic code (the code used in GPS and GLONASS signals is exactly that), when calculating IFFT with low-digit numbers, the probability of false detection increases when the result is accumulated. The reason for this effect is that OBPF with a large length and low bit depth introduces an offset in the first samples of the result and, accordingly, OBPF falsely overestimates their absolute value (in particular, zero sample). With a large accumulation and with a weak signal, when the level of the maximum reading of the IFFT is slightly higher than the others, this leads to false positives at the beginning of the correlation response. To eliminate this effect, a circular shift of the copy of the pseudo-random sequence of the selected satellite is used, and to compensate for it, a circular shift is performed synchronously in the registers of the search block at a certain Doppler shift. This leads to the fact that the offset is entered not only in the first samples of the result, but is evenly distributed over all samples, thereby reducing the effect of this error.
Также, применение для накопления аккумуляторов с малой разрядностью может привести к эффекту переполнения. Чтобы избежать этого, сумматоры выполняют операции сложения с насыщением. Кроме того, периодически значение аккумулятора сохраняется в памяти, сам аккумулятор сбрасывается и начинается новое накопление, что эквивалентно динамическому расширению разрядной сетки. Тем не менее, вероятность возникновения насыщения существует, и на первой фазе часто возникает несколько достигших насыщения результатов накопления. Для точного определения, какая величина доплеровского смещения и позиция сигнала истинная, осуществляется вторая фаза поиска.Also, the use for accumulation of batteries with low capacity can lead to an overflow effect. To avoid this, adders perform addition operations with saturation. In addition, the battery value is periodically stored in the memory, the battery itself is reset and a new accumulation begins, which is equivalent to the dynamic expansion of the discharge grid. Nevertheless, the probability of saturation exists, and in the first phase, several accumulation results that have reached saturation often arise. To accurately determine what the magnitude of the Doppler shift and the signal position is true, the second phase of the search is carried out.
Приемник может также осуществлять поиск спутниковых навигационных сигналов в режиме «горячего старта», при котором предполагается, что приемник обладает информацией о расположении и движении спутников. Это позволяет существенно сократить неопределенность по величине доплеровского смещения и, соответственно, ускорить поиск.The receiver can also search for satellite navigation signals in the "hot start" mode, in which it is assumed that the receiver has information about the location and movement of the satellites. This can significantly reduce the uncertainty in the magnitude of the Doppler shift and, accordingly, accelerate the search.
При реализации приемника в виде одно- или многопроцессорной вычислительной системы (фиг.8, 9) большое значение имеет вопрос экономии объема быстрой памяти. Быстрая память является дорогим ресурсом, ее объем во всех вычислительных системах ограничен и, как правило, недостаточен для размещения всех требуемых данных. Поэтому организация вычислительного процесса должна предусматривать минимизацию обмена данными между быстрой и медленной памятью в системе. При использовании многопроцессорной вычислительной системы также необходимо предусмотреть распараллеливание вычислений для эффективного использования всех процессоров. С целью минимизации обмена данными между быстрой и медленной памятью предусмотрено выполнение частичного ОБПФ. Это позволяет уменьшить размер блока памяти на выходе ОБПФ с 2048 до N=2048/К. Соответственно уменьшается размер блоков памяти в когерентном и некогерентном накопителе. Коэффициент К выбирается таким образом, чтобы суммарный размер памяти в когерентном и некогерентном накопителях соответствовал размеру быстрой памяти на один процессор. Также с целью экономии объема быстрой памяти часть вычислений (те, что возможно) выполняется с малой разрядностью, например 8 бит. При этом для исключения переполнения суммирование осуществляется с насыщением. В то же время, вычисления, предусматривающие сохранение данных в медленной памяти, можно выполнять с большей разрядностью, например 16 или 32 бит. Поэтому возникает возможность разделить реализацию накопителя между быстрой и медленной памятью. Например, нужно выполнить С операций сложения с накоплением. Если выполнить их все с использованием быстрой памяти с разрядностью 8 бит, то наступит насыщение. Однако при уменьшении числа операций в D раз насыщение не наступит или будет незначительным. Результат такого частичного накопления сохраняется в медленной памяти с большей разрядностью. Затем повторно выполняется C/D операций сложения с насыщением в быстрой памяти с разрядностью 8 бит и результат этого суммирования добавляется к значению, ранее сохраненному в медленной памяти, и так далее, пока не будет выполнены все С операций накопления. Таким образом, могут быть реализованы сумматоры в когерентном и некогерентном накопителях.When implementing the receiver in the form of a single or multiprocessor computing system (Figs. 8, 9), the issue of saving the amount of fast memory is of great importance. Fast memory is an expensive resource, its volume in all computing systems is limited and, as a rule, insufficient to accommodate all the required data. Therefore, the organization of the computing process should provide for minimizing the exchange of data between fast and slow memory in the system. When using a multiprocessor computing system, it is also necessary to provide for parallelization of calculations for the efficient use of all processors. In order to minimize the exchange of data between fast and slow memory, a partial OBPF is provided. This allows you to reduce the size of the memory block at the output of OBPF from 2048 to N = 2048 / K. Accordingly, the size of memory blocks in a coherent and incoherent drive decreases. The coefficient K is chosen so that the total memory size in coherent and incoherent drives corresponds to the size of fast memory per processor. Also, in order to save the amount of fast memory, some of the calculations (those that are possible) are performed with low bit depth, for example, 8 bits. Moreover, to avoid overflow, the summation is carried out with saturation. At the same time, calculations involving storing data in slow memory can be performed with higher bit depths, for example 16 or 32 bits. Therefore, it becomes possible to divide the implementation of the drive between fast and slow memory. For example, you need to perform C addition operations with accumulation. If you execute them all using fast memory with a bit capacity of 8 bits, then saturation will come. However, if the number of operations is reduced by a factor of D, saturation will not occur or will be insignificant. The result of such partial accumulation is stored in slow memory with a larger capacity. Then C / D operations of addition with saturation in fast memory with a bit capacity of 8 bits are repeated and the result of this summation is added to the value previously stored in slow memory, and so on, until all C accumulation operations are performed. Thus, adders can be implemented in coherent and incoherent drives.
При использовании многопроцессорной вычислительной системы различные части ОБПФ могут выполняться на разных процессорах. При этом параллелизм вычислений организован следующим образом.When using a multiprocessor computing system, various parts of OBPFs can run on different processors. Moreover, the parallelism of calculations is organized as follows.
Пусть ведется параллельный поиск S спутников, при этом имеется L параллельно анализируемых доплеровских смещений с шагом 500 Гц (в холодном старте общее число доплеровских смещения больше, либо равно 21, а в горячем старте - 1…4), К - коэффициент дробления ОБПФ и является степенью двойки, М - количество подинтервалов накопления (полный интервал делится на части). Общее количество параллельно работающих процессов равно произведению этих величин. Пусть V - число процессоров в вычислительной системе.Let S satellites be searched in parallel, while there are L parallel Doppler displacements being analyzed with a step of 500 Hz (in a cold start, the total number of Doppler shifts is greater than or equal to 21, and in a hot start - 1 ... 4), K is the OBPF fragmentation coefficient and is the power of two, M is the number of accumulation sub-intervals (the full interval is divided into parts). The total number of processes running in parallel is equal to the product of these quantities. Let V be the number of processors in a computing system.
Параметры L, К, М и S выбираются исходя из соотношения доступных процессоров V и объема быстрой памяти и ее доступности со стороны процессоров. При недостатке памяти величины L, М и S выбираются равными единице, а К выбирается таким образом, чтобы объем требуемой быстрой памяти, деленный на К, оказался меньше имеющейся в системе и способной быть выделенной на один процессор. Если К меньше числа процессоров, т.е. К<V, то возможно увеличение М, L и S, и так до тех пор, пока S·K·L·M<V. При К>1 возникает большая зависимость между процессами, т.к. циркулярные сдвиги в различных блоках ОБПФ возможны только тогда, когда все К процессов достигли точки данного сдвига (замена ОБПФ с прореживанием по частоте на ОБПФ с прореживанием по времени уменьшает зависимость между процессами, но увеличивает общее количество операций). Параллелизм по остальным степеням свободы таких ограничений не накладывает.The parameters L, K, M, and S are selected based on the ratio of available processors V and the amount of fast memory and its availability by processors. With a lack of memory, the values of L, M, and S are chosen equal to unity, and K is selected so that the amount of required fast memory divided by K is less than that available in the system and capable of being allocated to one processor. If K is less than the number of processors, i.e. K <V, it is possible to increase M, L and S, and so on, until S · K · L · M <V. For K> 1, a large dependence arises between the processes, because Circular shifts in various blocks of IFFT are possible only when all K processes have reached the point of this shift (replacing IFFT with thinning in frequency with IFFT with thinning in time reduces the relationship between processes, but increases the total number of operations). Concurrency in other degrees of freedom does not impose such restrictions.
Однопроцессорная вычислительная система (фиг.8) может быть построена на основе процессора фирмы Intel, при этом быстрая память соответствует кэш-памяти процессора, при этом в процессе вычислений происходит обмен данными между кэш-памятью процессора и внешней (медленной) памятью. Многопроцессорная вычислительная система (фиг.9) может быть также построена на основе многоядерного процессора фирмы Intel, при этом каждый процессор соответствует одному ядру, быстрая память соответствует кэш-памяти ядра, и в процессе вычислений происходит обмен данными между кэш-памятью ядра и внешней (медленной) памятью.A single-processor computing system (Fig. 8) can be built on the basis of an Intel processor, with fast memory corresponding to the processor cache, while during the calculation process, data is exchanged between the processor cache and external (slow) memory. The multiprocessor computing system (Fig. 9) can also be built on the basis of a multi-core processor from Intel, with each processor corresponding to one core, fast memory corresponds to the core cache, and during the calculation, data is exchanged between the core cache and the external ( slow) memory.
Источники информацииInformation sources
1. US 6725157 Indoor GPS clock.1. US 6,725,157 Indoor GPS clock.
2. Psiaki М. L. Block Acquisition of Weak GPS Signal in a Software Receiver. - ION GPS 2001, USA, Salt Lake City.2. Psiaki M. L. Block Acquisition of Weak GPS Signal in a Software Receiver. - ION GPS 2001, USA, Salt Lake City.
3. WO 00/58745 Patent. Signal detector employing coherent integration.3. WO 00/58745 Patent. Signal detector employing coherent integration.
4. Weill L.R., Kishimoto N., Hirata S., Chin K.X. The Next Generation of a Super Sensitive GPS System. - ION GNSS 17th International Technical meeting of the Satellite Division, 2004, USA, Long Beach.4. Weill LR, Kishimoto N., Hirata S., Chin KX The Next Generation of a Super Sensitive GPS System. - ION GNSS 17 th International Technical meeting of the Satellite Division, 2004, USA, Long Beach.
5. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. - М., 1976.5. Rabiner L., Gould B. Theory and application of digital signal processing. - M., 1976.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010109021/07A RU2444027C2 (en) | 2010-03-12 | 2010-03-12 | Satellite navigation signal receiver with fast and high-sensitivity search unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010109021/07A RU2444027C2 (en) | 2010-03-12 | 2010-03-12 | Satellite navigation signal receiver with fast and high-sensitivity search unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010109021A RU2010109021A (en) | 2011-09-20 |
| RU2444027C2 true RU2444027C2 (en) | 2012-02-27 |
Family
ID=44758377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010109021/07A RU2444027C2 (en) | 2010-03-12 | 2010-03-12 | Satellite navigation signal receiver with fast and high-sensitivity search unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2444027C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584541C1 (en) * | 2015-03-24 | 2016-05-20 | Частное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ИУБиП)" | Method of identifying parameters of navigation satellites |
| RU2587666C1 (en) * | 2015-05-14 | 2016-06-20 | Частное образовательное учреждение высшего образования "ЮЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ИУБиП)" | Method of identifying parameters of navigation satellites |
| RU2682718C1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-03-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Method for determining the coefficients of attenuation of nsc signals in forest with coordinate referencing |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10545244B2 (en) * | 2017-06-15 | 2020-01-28 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Cloud-offloaded position calculation with on-device acquisition |
| CN109490919B (en) * | 2018-12-28 | 2023-06-06 | 合肥工业大学 | High-sensitivity capturing method and device for satellite navigation receiver |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5459473A (en) * | 1990-03-09 | 1995-10-17 | Sigtec Navigation Pty Ltd. | GPS receiver |
| RU2118054C1 (en) * | 1997-08-14 | 1998-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СПИРИТ КОРП." | Receiver for satellite global positioning systems |
| US6091785A (en) * | 1997-09-25 | 2000-07-18 | Trimble Navigation Limited | Receiver having a memory based search for fast acquisition of a spread spectrum signal |
| WO2000058745A1 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-05 | Conexant Systems, Inc. | Signal detector employing coherent integration |
| US7061972B1 (en) * | 2002-04-04 | 2006-06-13 | Best Gregory C | GPS receiver having dynamic correlator allocation between a memory-enhanced channel for acquisition and standard channels for tracking |
| RU2336631C2 (en) * | 2006-07-21 | 2008-10-20 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") | Method of program processing of buffered digital signal access and multisystem multichannel programmed real-time receiver of satellite navigation system and supporting system signals for method implementation |
| RU2341898C2 (en) * | 2006-09-19 | 2008-12-20 | Александр Ефимович Фридман | Receiver of satellite navigation with device for quick searching of navigation signals under conditions of object high dynamics |
| WO2009130304A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Nordnav Technologies Ab | Method of Receiver and Satellite Synchronisation |
-
2010
- 2010-03-12 RU RU2010109021/07A patent/RU2444027C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5459473A (en) * | 1990-03-09 | 1995-10-17 | Sigtec Navigation Pty Ltd. | GPS receiver |
| RU2118054C1 (en) * | 1997-08-14 | 1998-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СПИРИТ КОРП." | Receiver for satellite global positioning systems |
| US6091785A (en) * | 1997-09-25 | 2000-07-18 | Trimble Navigation Limited | Receiver having a memory based search for fast acquisition of a spread spectrum signal |
| WO2000058745A1 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-05 | Conexant Systems, Inc. | Signal detector employing coherent integration |
| US7061972B1 (en) * | 2002-04-04 | 2006-06-13 | Best Gregory C | GPS receiver having dynamic correlator allocation between a memory-enhanced channel for acquisition and standard channels for tracking |
| RU2336631C2 (en) * | 2006-07-21 | 2008-10-20 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") | Method of program processing of buffered digital signal access and multisystem multichannel programmed real-time receiver of satellite navigation system and supporting system signals for method implementation |
| RU2341898C2 (en) * | 2006-09-19 | 2008-12-20 | Александр Ефимович Фридман | Receiver of satellite navigation with device for quick searching of navigation signals under conditions of object high dynamics |
| WO2009130304A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Nordnav Technologies Ab | Method of Receiver and Satellite Synchronisation |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584541C1 (en) * | 2015-03-24 | 2016-05-20 | Частное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ИУБиП)" | Method of identifying parameters of navigation satellites |
| RU2587666C1 (en) * | 2015-05-14 | 2016-06-20 | Частное образовательное учреждение высшего образования "ЮЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ИУБиП)" | Method of identifying parameters of navigation satellites |
| RU2682718C1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-03-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Method for determining the coefficients of attenuation of nsc signals in forest with coordinate referencing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010109021A (en) | 2011-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1106617C (en) | Low power parallel correlator for measuring correlation between digital signal segments | |
| CN1143448C (en) | Power efficient receiver | |
| TW578393B (en) | Spread spectrum receiver architectures and methods therefor | |
| TW200539588A (en) | Apparatus and method for acquiring spread-spectrum signals | |
| Alaqeeli et al. | Real-time acquisition and tracking for GPS receivers | |
| US20020113732A1 (en) | Memory reduction method for a DSP-based GPS processor | |
| CN1225210A (en) | Method for efficient sampling in a correlator | |
| RU2444027C2 (en) | Satellite navigation signal receiver with fast and high-sensitivity search unit | |
| CN1109413C (en) | Method for doppler-replica harmonic avoidance in a GPS receiver | |
| US8362953B2 (en) | Sequential chip correlation array | |
| US7696925B2 (en) | Memory reduction in GNSS receiver | |
| Tamazin et al. | Robust fine acquisition algorithm for GPS receiver with limited resources | |
| Sagiraju et al. | Reduced complexity acquisition of GPS signals for software embedded applications | |
| US8494094B2 (en) | Demodulation of data collected prior to bit edge detection | |
| KR20110060734A (en) | Apparatus and method for adaptive acquiring satellite navigation signal | |
| KR101015890B1 (en) | Signal acquisition method and apparatus of GNSS receiver | |
| JP5321500B2 (en) | Signal acquisition method | |
| US9612338B2 (en) | Method to improve satellite signal detection | |
| Ratnam et al. | Acquisition of GPS L1 signals using Cooley-tukey FFT algorithm | |
| US7498981B2 (en) | Method and apparatus for real-time digital processing of satellite positional signals for fast acquisition and low SNR tracking | |
| Wei et al. | Simulation and analysis of GPS software receiver | |
| Lin et al. | Acquisition of GPS software receiver using split-radix FFT | |
| CN102162853B (en) | Reception signal integrating method and receiver | |
| Akopian et al. | A fast matched filter in time domain | |
| Zhang et al. | A fast acquisition algorithm based on FFT for BOC modulated signals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120313 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130127 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160322 |