用于捕获BDS信号的方法和设备技术

本发明专利技术提供用于捕获BDS(北斗导航系统)信号的方法和设备。该方法包括：基于模数转换后的BDS中频信号数据，获得基带数据；将基带数据连续积累10毫秒，然后将10毫秒的数据缓冲存储；将缓冲数据依次与10个NH码数据相乘，得到1毫秒数据；对1毫秒数据进行快速傅立叶变换，然后与本地伪码的快速傅立叶的共轭结果进行相乘，再分别进行快速傅立叶逆变换后求和，对求和结果进行20次非相干累加；对非相干累加结果进行捕获门限判决，并判断是否成功捕获信号。利用本发明专利技术的技术方案，可以提高BDS信号的捕获灵敏度。

Method and Equipment for Capturing BDS Signals

The invention provides a method and equipment for capturing BDS (Beidou Navigation System) signals. The method includes: acquiring baseband data based on the data of BDS IF signal after analog-to-digital conversion; accumulating baseband data continuously for 10 milliseconds, then storing the 10 milliseconds data buffer; multiplying the buffered data with 10 NH code data in turn to obtain 1 millisecond data; fast Fourier transform of 1 millisecond data, and then multiplying the conjugate result of fast Fourier of local pseudo-code. Then, the sum is obtained by inverse fast Fourier transform, and the sum result is noncoherent accumulated 20 times. The acquisition threshold of the noncoherent accumulated result is determined, and whether the signal is successfully captured is judged. The technical scheme of the invention can improve the acquisition sensitivity of the BDS signal.

【技术实现步骤摘要】
用于捕获BDS信号的方法和设备
本专利技术一般地涉及卫星通信
更具体地，本专利技术涉及一种BDS(“北斗导航系统”)信号高灵敏度快速捕获技术。
技术介绍
卫星导航技术能够提供全球覆盖、全天时、全天候、高精度导航及测定轨服务。该项技术在我国空间飞行器领域得到了广泛应用，已成为低轨卫星平台不可或缺的关键组成部分。随着未来高轨航天器发射数量的逐步增多，对传统基于地面网络的高轨道航天器测定轨负荷急剧增大。BDS(北斗导航系统)是我国独自探索和发展，拥有自主知识产权的卫星导航系统，已成功发射16颗北斗导航卫星，预计到2020年左右将完成全球组网，针对BDS的应用也将成为各个领域热点。由于高轨航天器轨道高度高于导航星座，接收机需要接收来自地球对面的导航卫星信号，信号传输距离远，接收信号功率衰减大，导航星旁瓣发射功率低。因此，高轨GNSS接收机具有微弱信号的快速捕获跟踪处理能力。解决接收导航信号功率微弱的基本思路是提高信号处理增益，通常采用的方法为对多个伪码相关值的累积求来提升信噪比。BDS信号中调制了NH码，在盲捕获过程中，受NH调制影响，导航接收机难以直接进行相干累加处理。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术通过解决BDS信号中NH码调制引起的无法直接长时间相干累积的问题，实现了BDS信号高灵敏度、快速捕获。在一个方面中，本专利技术的技术方案提供一种用于捕获BDS(北斗导航系统)信号的方法，包括：步骤(1)：基于模数转换后的BDS中频信号数据，获得基带数据；步骤(2)：将所述基带数据连续积累10毫秒，然后将10毫秒的数据缓冲存储；步骤(3)：将所述10毫秒缓冲数据按照1毫秒的数据长度依次与10个NH码数据相乘，得到10组1毫秒数据；步骤(4)：将所述10组1毫秒数据叠加为1毫秒数据；步骤(5)：对叠加的所述1毫秒数据进行快速傅立叶变换，然后与本地伪码的快速傅立叶的共轭结果进行相乘，再分别进行快速傅立叶逆变换后求和，对求和结果进行20次非相干累加；步骤(6)：将步骤(5)中非相干累加结果进行捕获门限判决，判断是否成功捕获信号，若成功捕获信号，则进入步骤(8)，否则判断20个NH码相位是否搜索完成，若未搜索完成，则进入步骤(7)，当20个NH码相位搜索全部完成但仍未成功捕获，则重新更新多普勒频率并进入步骤(1)；步骤(7)：对20个NH码数据循环移动0.5个码长度，进入步骤(2)，重复步骤(2)～(6)，进行NH码相位搜索；步骤(8)：捕获完成。在一个实施例中，在累加后的所述1毫秒数据被分为前0.5毫秒和后0.5毫秒两组数据，然后分别补零后至1毫秒，并且在码搜索完成后，再将两组数据对应求和变为1组。在一个实施例中，针对模数转换后的BDS中频信号数据，利用本地载波信号数据，去除中频载波和待搜索的多普勒频率，得到基带数据。在一个实施例中，将10毫秒的数据交替存储在两个缓冲区中，形成乒乓缓冲数据结构。在一个实施例中，将所述新的10组1毫秒数据按照数据折叠累加方式进行相干积分累加，将所述新的10组1毫秒数据叠加为1毫秒数据。在另一个方面中，本专利技术的技术方案提供一种用于捕获BDS(北斗导航系统)信号的设备，包括：至少一个处理器；至少一个存储器，其中所述存储器包括计算机软件，所述计算机软件包括计算机指令，当所述计算机指令由所述至少一个处理器执行时，使得所述设备执行以下步骤：步骤(1)：基于模数转换后的BDS中频信号数据，获得基带数据；步骤(2)：将所述基带数据连续积累10毫秒，然后将10毫秒的数据缓冲存储；步骤(3)：将所述10毫秒缓冲数据按照1毫秒的数据长度依次与10个NH码数据相乘，得到10组1毫秒数据；步骤(4)：将所述10组1毫秒数据叠加为1毫秒数据；步骤(5)：对叠加的所述1毫秒数据进行快速傅立叶变换，然后与本地伪码的快速傅立叶的共轭结果进行相乘，再分别进行快速傅立叶逆变换后求和，对求和结果进行20次非相干累加；步骤(6)：将步骤(5)中非相干累加结果进行捕获门限判决，判断是否成功捕获信号，若成功捕获信号，则进入步骤(8)，否则判断20个NH码相位是否搜索完成，若未搜索完成，则进入步骤(7)，当20个NH码相位搜索全部完成但仍未成功捕获，则重新更新多普勒频率并进入步骤(1)；步骤(7)：对20个NH码数据循环移动0.5个码长度，进入步骤(2)，重复步骤(2)～(6)，进行NH码相位搜索；步骤(8)：捕获完成。在一个实施例中，累加后的所述1毫秒数据被分为前0.5毫秒和后0.5毫秒两组数据，然后分别补零后至1毫秒，并且在码搜索完成后，再将两组数据对应求和变为1组。在一个实施例中，针对模数转换后的BDS中频信号数据，利用本地载波信号数据，去除中频载波和待搜索的多普勒频率，得到基带数据。在一个实施例中，将10毫秒的数据交替存储在两个缓冲区中，形成乒乓缓冲数据结构。在一个实施例中，将所述新的10组1毫秒数据按照数据折叠累加方式进行相干积分累加，将所述新的10组1毫秒数据叠加为1毫秒数据。可以看出，本专利技术的技术方案针对相干累积时NH码相位未知导致无法进行长时间累积问题，将折叠累加后的1毫秒的数据分为前0.5毫秒和后0.5毫秒两组数据，分别补零至1毫秒数据后，分别执行快速傅立叶变换/快速傅立叶反变换(“FFT/IFFT”)并行码相位快速搜索，再将两组数据求和，然后进行非相干累加，避免BDS信号受NH码调制难以直接进行相干累加的问题，并提高了捕获灵敏度和捕获速度，提高了BDS信号的捕获灵敏度。附图说明通过阅读仅作为示例提供并且参考附图进行的以下描述，将更好地理解本专利技术及其优点，其中：图1是示出根据本专利技术的用于捕获BDS(北斗导航系统)信号的方法的流程图；图2是示出根据本专利技术的去NH码和分两组数据处理工作原理的示意图；以及图3是根据本专利技术的NH码自相关的示意图。具体实施方式本专利技术涉及一种BDS(“北斗导航系统”)信号高灵敏度快速捕获技术。可用于对调制有NH码(Neumann-Hoffman码)等二次编码的卫星导航信号进行弱信号快速捕获。具体地，本专利技术提供了一种高轨BDS弱信号快速捕获的方法，通过将BDS基带数据折叠累加后的1毫秒(ms)的数据划分为前0.5ms和后0.5ms两组数据，并分别补零至1ms数据后分别执行FFT、与本地码FFT的共轭相乘、执行IFFT，然后将两组数据求和，再进行非相干累加。由于NH码的每个码片持续时间长度为1ms，将折叠累加后分成两组数据，在分别进行0.5个NH码片搜索过程中，必然有一组未受NH码影响，可顺利完成10ms相干累积配合若干次非相干累积的弱信号捕获过程，提高了BDS信号的捕获灵敏度。下面将结合附图来详细描述本专利技术的实施例。图1是示出根据本专利技术的用于捕获BDS(北斗导航系统)信号的方法的流程图。如图1所示，在步骤102处，模数转换后的BDS中频信号数据与本地载波信号数据(如140处所示)相乘。在一个实施例中，本地载波频率可以是数字中频与需搜索的多普勒频率之和，并且通常将得到的基带数据分为I、Q两路数据。为便于后续数据处理，在步骤104处，将基带数据存入乒乓缓冲区中。在一个实施例中，每个缓冲区的容量可以为10ms的数据大小。例如，假设基带数据的采样频率为4.096MHz，每个采样数据宽度为4比特，则每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于捕获BDS(北斗导航系统)信号的方法，包括：步骤(1)：基于模数转换后的BDS中频信号数据，获得基带数据；步骤(2)：将所述基带数据连续积累10毫秒，然后将10毫秒的数据缓冲存储；步骤(3)：将所述10毫秒缓冲数据按照1毫秒的数据长度依次与10个NH码数据相乘，得到10组1毫秒数据；步骤(4)：将所述10组1毫秒数据叠加为1毫秒数据；步骤(5)：对叠加的所述1毫秒数据进行快速傅立叶变换，然后与本地伪码的快速傅立叶的共轭结果进行相乘，再分别进行快速傅立叶逆变换后求和，对求和结果进行20次非相干累加；步骤(6)：将步骤(5)中非相干累加结果进行捕获门限判决，判断是否成功捕获信号，若成功捕获信号，则进入步骤(8)，否则判断20个NH码相位是否搜索完成，若未搜索完成，则进入步骤(7)，当20个NH码相位搜索全部完成但仍未成功捕获，则重新更新多普勒频率并进入步骤(1)；步骤(7)：对20个NH码数据循环移动0.5个码长度，进入步骤(2)，重复步骤(2)～(6)，进行NH码相位搜索；以及步骤(8)：捕获完成。

【技术特征摘要】
1.一种用于捕获BDS(北斗导航系统)信号的方法，包括：步骤(1)：基于模数转换后的BDS中频信号数据，获得基带数据；步骤(2)：将所述基带数据连续积累10毫秒，然后将10毫秒的数据缓冲存储；步骤(3)：将所述10毫秒缓冲数据按照1毫秒的数据长度依次与10个NH码数据相乘，得到10组1毫秒数据；步骤(4)：将所述10组1毫秒数据叠加为1毫秒数据；步骤(5)：对叠加的所述1毫秒数据进行快速傅立叶变换，然后与本地伪码的快速傅立叶的共轭结果进行相乘，再分别进行快速傅立叶逆变换后求和，对求和结果进行20次非相干累加；步骤(6)：将步骤(5)中非相干累加结果进行捕获门限判决，判断是否成功捕获信号，若成功捕获信号，则进入步骤(8)，否则判断20个NH码相位是否搜索完成，若未搜索完成，则进入步骤(7)，当20个NH码相位搜索全部完成但仍未成功捕获，则重新更新多普勒频率并进入步骤(1)；步骤(7)：对20个NH码数据循环移动0.5个码长度，进入步骤(2)，重复步骤(2)～(6)，进行NH码相位搜索；以及步骤(8)：捕获完成。2.根据权利要求1所述的方法，其中累加后的所述1毫秒数据被分为前0.5毫秒和后0.5毫秒两组数据，然后分别补零后至1毫秒，并且在码搜索完成后，再将两组数据对应求和变为1组。3.根据权利要求1所述的方法，其中针对模数转换后的BDS中频信号数据，利用本地载波信号数据，去除中频载波和待搜索的多普勒频率，得到基带数据。4.根据权利要求1所述的方法，其中将10毫秒的数据交替存储在两个缓冲区中，形成乒乓缓冲数据结构。5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述新的10组1毫秒数据按照数据折叠累加方式进行相干积分累加，将所述新的10组1毫秒数据累加为1毫秒数据。6.一种用于捕获BDS(北斗导航系统)信号的设备，包括：至少一个处理器；至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王猛，马跃，刘蕾，刘佳，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11