卫星信号位同步的方法、装置和导航接收机制造方法及图纸

本发明专利技术适用于导航领域，提供了一种卫星信号位同步的方法、装置和导航接收机。所述方法包括：根据GPS系统和北斗卫星导航系统的比特周期，假设N种情况，N等于一个比特周期的毫秒数量，每一种情况分别对应一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况；分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果；比较N组结果的大小，获得最大值，将最大值对应的结果组的第一个毫秒的位置作为比特周期的起始位置，从而实现卫星信号位同步。本发明专利技术的卫星信号位同步的方法能兼容北斗卫星导航系统和GPS系统，实现卫星信号位同步。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于导航领域，尤其涉及一种卫星信号位同步的方法、装置和导航接收机。
技术介绍
北斗卫星导航系统和GPS系统都是全球定位系统，在现如今的生活中起到越来越重要的作用，在导航、定位、授时、测速等领域中占据着非常重要的位置。当前中国的北斗卫星导航系统快速发展，同时支持GPS系统和北斗卫星导航系统的导航接收机必将会越来越普遍。导航接收机通常包括：天线、射频模块、基带信号处理模块和其他应用模块。其中，基带信号处理模块主要功能包括搜索到天空上的卫星并解调出正确的导航电文，产生用于导航、定位、授时、测速等应用的测量值。位同步，即比特同步，在导航接收机中同样有着非常重要的作用。在搜索到卫星之后，导航接收机会对该颗卫星进行跟踪锁定，并进行位同步处理，只有位同步成功，才能确定信号的比特边界，进而确定信号的比特。导航接收机接收到该颗卫星的正确比特后，对其进行帧同步处理，得到该颗卫星的导航电文从而进行定位解算。从而可知，位同步在导航接收机中具有很重要的作用，只有正确地进行位同步处理，才能成功搜星并参与定位，并且位同步的性能好坏直接影响着导航接收机的捕获灵敏度。在GPS系统中，每一颗卫星发出的信号都由与该卫星唯一对应的伪随机码(Pseudo-RandomNoise，PRN)进行调制，伪随机码的周期为1ms，所以经伪随机码调制后的数据信号是周期为1ms的粗码(CA码)；每一位导航数据信号都要重复20次以保证没有纠错机制下的可靠传输，GPS数据位信号的周期为20ms。在对跟踪环路输出的CA码信号进行解调时，首先要通过位同步将1000b/s的CA码信号转变为50b/s的高低电平。北斗卫星导航系统，采用了和GPS系统不同的数据调制方式，对地球静止轨道卫星(GeostationaryEarthOrbit，GEO)卫星，伪随机码的周期也为1ms，但每一个数据位是2ms，和GPS系统类似，在数据位内部不存在符号的跳变，在做一些改变后，位同步时可以采用和GPS系统类似的方法。对中圆地球轨道(MediumEarthOrbit，MEO)卫星和倾斜地球同步轨道(InclinedGeosynchronousSatelliteOrbit，IGSO)卫星，伪随机码的周期也为1ms，同样，每一位北斗数据信号都要重复20次以保证没有纠错机制下的可靠传输，与GPS系统不同的是，每一位当中的20ms数据采用了NH(Neumann-Hoffman)码调制，就是说，在每一位数据内部也存在符号的跳变，这样，采用GPS信号相同的位同步的方法就不适用于北斗卫星导航系统的MEO、IGSO卫星信号。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能兼容北斗卫星导航系统和GPS系统的卫星信号位同步的方法、装置和导航接收机。第一方面，本专利技术提供了一种卫星信号位同步的方法，所述方法包括：根据GPS系统和北斗卫星导航系统的比特周期，假设N种情况，N等于一个比特周期的毫秒数量，每一种情况分别对应一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况；分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果；比较N组结果的大小，获得最大值，将最大值对应的结果组的第一个毫秒的位置作为比特周期的起始位置，从而实现卫星信号位同步。第二方面，本专利技术提供了一种卫星信号位同步的装置，所述装置包括：假设模块，用于根据GPS系统和北斗卫星导航系统的比特周期，假设N种情况，N等于一个比特周期的毫秒数量，每一种情况分别对应一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况；FFT运算模块，用于分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果；比较模块，用于比较N组结果的大小，获得最大值，将最大值对应的结果组的第一个毫秒的位置作为比特周期的起始位置，从而实现卫星信号位同步。第三方面，本专利技术提供了一种导航接收机，所述导航接收机包括上述的卫星信号位同步的装置。在本专利技术中，由于根据GPS系统和北斗卫星导航系统的比特周期，假设N种情况，每一种情况分别对应一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况，分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果；比较N组结果的大小，获得最大值，将最大值对应的结果组的第一个毫秒的位置作为比特周期的起始位置，从而实现卫星信号位同步。因此虽然北斗卫星导航系统和GPS系统的数据位信号的周期不同，但本专利技术的位同步方法仍然能兼容北斗卫星导航系统和GPS系统，实现卫星信号位同步。另外，由于分别将一个累加周期内的所有比特周期的乘以对应预设的幅值后的每组比特数据的对应毫秒的值进行累加，得到一组累加值；或者，分别将一个累加周期内的所有比特周期的每组比特数据对应的一组实数结果相加。因此即使在信号较弱的时候，也能很好地位同步成功。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的卫星信号位同步的方法的流程图。图2是本专利技术实施例二提供的卫星信号位同步的方法的流程图。图3是本专利技术实施例三提供的卫星信号位同步的装置的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一：请参阅图1，本专利技术实施例一提供的卫星信号位同步的方法包括以下步骤：S101、根据GPS系统和北斗卫星导航系统的比特周期，假设N种情况，N等于一个比特周期的毫秒数量，每一种情况分别对应一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况；S102、分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果；S103、比较N组结果的大小，获得最大值，将最大值对应的结果组的第一个毫秒的位置作为比特周期的起始位置，从而实现卫星信号位同步。实施例二：请参阅图2，本专利技术实施例二提供的卫星信号位同步的方法包括以下步骤：S201、每毫秒从卫星跟踪通道读取I支路数据和Q支路数据。导航接收机(例如GPS接收机、北斗接收机)在跟踪模块通常采用I/Q解调法来帮助完成对输入信号的载波剥离、鉴相和数据解调等任务。将输入信号(ui(t)＝AD(t)sin(wit+θi)+n，其中A为信号幅度，D(t)为比特数据电平，值为±1，wi为载波频率，θi为相位，n代表噪声)，与正弦载波复制信号(uos(t)＝sin(Wot+θo))混频的那条环路分支称为同相支路(I支路)，而与余弦载波复制信号(uos(t)＝cos(Wot+θo))混频的另一条环路分支称为正交支路(Q支路)。在跟踪模块，I支路经混频、低通滤波后的结果为I＝AD(t)cos(Wet+θe)，Q支路经混频、低通滤波后的结果为Q＝AD(t)sin(Wet+θe)，其中We为输入信号载波与复制载波的差值，θe为输入信号相位与复制相位的差值。经过跟踪模块的锁相环、锁频环锁定后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星信号位同步的方法，其特征在于，所述方法包括：根据GPS系统和北斗卫星导航系统的比特周期，假设N种情况，N等于一个比特周期的毫秒数量，每一种情况分别对应一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况；分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果；比较N组结果的大小，获得最大值，将最大值对应的结果组的第一个毫秒的位置作为比特周期的起始位置，从而实现卫星信号位同步。

【技术特征摘要】
1.一种卫星信号位同步的方法，其特征在于，所述方法包括：根据GPS系统和北斗卫星导航系统的比特周期，假设N种情况，N等于一个比特周期的毫秒数量，每一种情况分别对应一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况；分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果；比较N组结果的大小，获得最大值，将最大值对应的结果组的第一个毫秒的位置作为比特周期的起始位置，从而实现卫星信号位同步。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据GPS系统和北斗卫星导航系统的比特周期，假设N种情况，N等于一个比特周期的毫秒数量，每一种情况分别对应一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况具体包括：每毫秒从卫星跟踪通道读取I支路数据和Q支路数据；将一个比特周期内的每毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据分别作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据，结合下一比特周期内的每毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据，从而将相邻两比特周期内的数据移位组合成N组比特数据，每组比特数据包括N个I支路数据和N个Q支路数据，其中，N等于一个比特周期的毫秒数量；在一个累加周期内，将每个比特周期的N组比特数据均乘以对应预设的幅值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果具体包括：在一个累加周期内，将乘以对应预设的幅值后的每个比特周期的N组比特
\t数据均进行频域的FFT运算,每个比特周期的每组比特数据对应得到一组实数结果；对于每一种以一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况，分别将一个累加周期内的所有比特周期的每组比特数据对应的一组实数结果相加。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别将N种情况所对应的N组序列进行FFT运算，得到N组对应的结果具体包括：在一个累加周期内，对于每一种以一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况，分别将一个累加周期内的所有比特周期的乘以对应预设的幅值后的每组比特数据的对应毫秒的值进行累加，得到一组累加值；对于每一种以一个比特周期内的其中一毫秒读取到的I支路数据和Q支路数据作为1个比特数据的第一个毫秒的I支路数据和Q支路数据的情况，对该组累加值进行频域的FFT运算，得到一组实数结果。5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述比较N组结果的大小，获得最大值，将最大值对应的结果组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：严卫健，王雅君，刘俊秀，石岭，
申请(专利权)人：深圳艾科创新微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44