一种GNSS捕获相干器和信号捕获方法技术

本发明专利技术提供一种GNSS捕获相干器和信号捕获方法，其中，所述GNSS捕获相干器包括下变频机构、基带数据获取机构、相干累加机构、非相干累加机构以及门限判定机构。本发明专利技术提供的一种GNSS捕获相干器和信号捕获方法，能够针对当前的新体制信号，在高动态应用环境中减少信号捕获的时间，从而能够提高信号捕获的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星导航
，具体涉及一种GNSS捕获相干器和信号捕获方法。
技术介绍
全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)在军事和民用领域都扮演着极其重要的地位。GNSS可为接收机提供定位、导航和授时服务，在军事和民用领域占有重要地位。随着导航系统的发展，多系统信息融合定位解算已经成为了当前的发展趋势，新体制信号广泛应用于美国的第三代GPS、欧盟的Galileo等导航卫星中，且新体制信号的码长为10230码片，码速率达到了10.23Mcps，是传统老体制导航信号码长和码速率的10倍。如果采用传统的滑动串行相关时频二维搜索算法，并行频率搜索算法或并行码相位搜索算法，会存在运算复杂度较大，搜索时间较长，影响接收机首次定位时间和热启动等问题，特别是在高动态应用环境中，制约了接收机的捕获效率。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种GNSS捕获相干器和信号捕获方法，能够针对当前的新体制信号，在高动态应用环境中减少信号捕获的时间，从而能够提高信号捕获的效率。为实现上述目的，本专利技术实施例一方面提供一种GNSS捕获相干器，包括下变频机构、基带数据获取机构、相干累加机构、非相干累加机构以及门限判定机构，其中：所述下变频机构将输入的采样数据分为两路信号，并利用具备90°相位差的两个载波信号分别对所述两路信号进行下变频，得到正交调制信号中的同相信号和正交信号；所述基带数据获取机构分别对所述同相信号和所述正交信号进行分频和下采样累加，得到同相基带数据和正交基带数据；所述相干累加机构分别对所述同相基带数据和正交基带数据进行相干累加，并对相干累加后的数据进行并行码相位搜索，得到同相搜索信号和正交搜索信号；所述非相干累加机构将所述同相搜索信号和正交搜索信号进行相加，得到捕获信号；所述门限判定机构将所述捕获信号的能量值与预设门限信号的能量值进行对比，当所述捕获信号的能量值超过所述预设门限信号的能量值时，输出所述捕获信号。进一步地，所述下变频机构包括用于生成正弦载波信号和余弦载波信号的数字控制振荡器、与所述数字控制振荡器相连的同相混频器和正交混频器，其中：一路采样数据通过同相混频器与正弦载波信号相乘，得到下变频后的同相信号；另一路采样数据通过正交混频器与余弦载波信号相乘，得到下变频后的正交信号。进一步地，所述基带数据获取机构包括同相下采样累加器、正交下采样累加器以及与所述同相下采样累加器和正交下采样累加器相连的码相位累加器，其中：所述码相位累加器基于码频率控制字进行相位累加，并将相位累加信号作为所述同相下采样累加器和正交下采样累加器的使能信号，以对下变频后的同相信号和正交信号进行码片分频；所述同相下采样累加器和正交下采样累加器根据所述码相位累加器提供的相位累加信号，分别对码片分频后的同相信号和正交信号进行累加，得到同相基带数据和正交基带数据。进一步地，所述相干累加机构包括同相相干累加存储器、正交相干累加存储器以及与所述同相相干累加存储器和正交相干累加存储器相连的并行码相位搜索单元，所述同相相干累加存储器和正交相干累加存储器中均包括第一数据单元、第二数据单元和码相位单元，其中：针对周期小于预设周期阈值的基带数据，相干累加存储器将基带数据拆分为存在数据交叠的多个数据片段，并将所述多个数据片段进行累加后存入第一数据单元和第二数据单元，将一个周期的基带数据对应的码相位存入码相位单元；所述并行码相位搜索单元对所述第一数据单元、第二数据单元中的数据片段以及码相位单元中的码相位进行相位搜索；针对周期大于或者等于预设周期阈值的基带数据，相干累加存储器将一个周期的基带数据拆分为具备相同长度的至少两个子基带数据，并将相邻的两个子基带数据依次分别存于第一数据单元和第二数据单元；将一个周期的基带数据对应的码相位拆分为至少两个码相位片段，并将所述至少两个码相位片段依次存储于码相位单元中；所述并行码相位搜索单元对所述第一数据单元、第二数据单元中的当前子基带数据以及码相位单元中的当前码相位片段进行相位搜索，在相位搜索完成之后，更新所述第一数据单元、第二数据单元中的子基带数据以及更新所述码相位单元中码相位片段，并针对更新后的子基带数据和码相位片段，再次进行相位搜索。进一步地，所述并行码相位搜索单元中包括第一FFT模块、第二FFT模块、复数共轭模块、乘法器、IFFT模块以及取模模块，其中：所述第一数据单元和第二数据单元通过所述第一FFT模块与所述乘法器相连，所述码相位单元依次通过所述第二FFT模块和复数共轭模块后与所述乘法器相连，所述乘法器的输出端口依次通过所述IFFT模块以及取模模块后，与所述非相干累加机构相连。为实现上述目的，本专利技术另一方面还提供一种信号捕获方法，所述方法包括：将输入的采样数据分为两路信号，并利用具备90°相位差的两个载波信号分别对所述两路信号进行下变频，得到正交调制信号中的同相信号和正交信号；分别对所述同相信号和所述正交信号进行分频和下采样累加，得到同相基带数据和正交基带数据；分别对所述同相基带数据和正交基带数据进行相干累加，并对相干累加后的数据进行并行码相位搜索，得到同相搜索信号和正交搜索信号；将所述同相搜索信号和正交搜索信号进行相加，得到捕获信号；将所述捕获信号的能量值与预设门限信号的能量值进行对比，当所述捕获信号的能量值超过所述预设门限信号的能量值时，输出所述捕获信号。进一步地，所述同相信号和正交信号通过下述方式确定：一路采样数据通过同相混频器与正弦载波信号相乘，得到下变频后的同相信号；另一路采样数据通过正交混频器与余弦载波信号相乘，得到下变频后的正交信号。进一步地，分别对所述同相信号和所述正交信号进行分频和下采样累加，得到同相基带数据和正交基带数据具体包括：基于码频率控制字进行相位累加，得到相位累加信号，所述相位累加信号用于对下变频后的同相信号和正交信号进行码片分频；根据所述相位累加信号，分别对码片分频后的同相信号和正交信号进行累加，得到同相基带数据和正交基带数据。进一步地，所述同相搜索信号和正交搜索信号按照下述方式确定：针对周期小于预设周期阈值的基带数据，将基带数据拆分为存在数据交叠的多个数据片段，并将所述多个数据片段进行累加后存入第一数据单元和第二数据单元，将一个周期的基带数据对应的码相位存入码相位单元；对所述第一数据单元、第二数据单元中的数据片段以及码相位单元中的码相位进行相位搜索；针对周期大于或者等于预设周期阈值的基带数据，将一个周期的基带数据拆分为具备相同长度的至少两个子基带数据，并将相邻的两个子基带数据依次分别存于第一数据单元和第二数据单元；将一个周期的基带数据对应的码相位拆分为至少两个码相位片段，并将所述至少两个码相位片段依次存储于码相位单元中；对所述第一数据单元、第二数据单元中的当前子基带数据以及码相位单元中的当前码相位片段进行相位搜索，在相位搜索完成之后，更新所述第一数据单元、第二数据单元中的子基带数据以及更新所述码相位单元中码相位片段，并针对更新后的子基带数据和码相位片段，再次进行相位搜索。进一步地，所述相位搜索的步骤包括：将第一数据单元和第二数据单元中的数据进行FFT，得到数据信号；将所述码相位单元中的数据依次进行FFT和复数共轭运算，得到码本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GNSS捕获相干器，其特征在于，包括下变频机构、基带数据获取机构、相干累加机构、非相干累加机构以及门限判定机构，其中：所述下变频机构将输入的采样数据分为两路信号，并利用具备90°相位差的两个载波信号分别对所述两路信号进行下变频，得到正交调制信号中的同相信号和正交信号；所述基带数据获取机构分别对所述同相信号和所述正交信号进行分频和下采样累加，得到同相基带数据和正交基带数据；所述相干累加机构分别对所述同相基带数据和正交基带数据进行相干累加，并对相干累加后的数据进行并行码相位搜索，得到同相搜索信号和正交搜索信号；所述非相干累加机构将所述同相搜索信号和正交搜索信号进行相加，得到捕获信号；所述门限判定机构将所述捕获信号的能量值与预设门限信号的能量值进行对比，当所述捕获信号的能量值超过所述预设门限信号的能量值时，输出所述捕获信号。

【技术特征摘要】
1.一种GNSS捕获相干器，其特征在于，包括下变频机构、基带数据获取机构、相干累加机构、非相干累加机构以及门限判定机构，其中：所述下变频机构将输入的采样数据分为两路信号，并利用具备90°相位差的两个载波信号分别对所述两路信号进行下变频，得到正交调制信号中的同相信号和正交信号；所述基带数据获取机构分别对所述同相信号和所述正交信号进行分频和下采样累加，得到同相基带数据和正交基带数据；所述相干累加机构分别对所述同相基带数据和正交基带数据进行相干累加，并对相干累加后的数据进行并行码相位搜索，得到同相搜索信号和正交搜索信号；所述非相干累加机构将所述同相搜索信号和正交搜索信号进行相加，得到捕获信号；所述门限判定机构将所述捕获信号的能量值与预设门限信号的能量值进行对比，当所述捕获信号的能量值超过所述预设门限信号的能量值时，输出所述捕获信号。2.根据权利要求1所述的GNSS捕获相干器，其特征在于，所述下变频机构包括用于生成正弦载波信号和余弦载波信号的数字控制振荡器、与所述数字控制振荡器相连的同相混频器和正交混频器，其中：一路采样数据通过同相混频器与正弦载波信号相乘，得到下变频后的同相信号；另一路采样数据通过正交混频器与余弦载波信号相乘，得到下变频后的正交信号。3.根据权利要求1所述的GNSS捕获相干器，其特征在于，所述基带数据获取机构包括同相下采样累加器、正交下采样累加器以及与所述同相下采样累加器和正交下采样累加器相连的码相位累加器，其中：所述码相位累加器基于码频率控制字进行相位累加，并将相位累加信号作为所述同相下采样累加器和正交下采样累加器的使能信号，以对下变频后的同相信号和正交信号进行码片分频；所述同相下采样累加器和正交下采样累加器根据所述码相位累加器提供的相位累加信号，分别对码片分频后的同相信号和正交信号进行累加，得到同相基带数据和正交基带数据。4.根据权利要求1所述的GNSS捕获相干器，其特征在于，所述相干累加机构包括同相相干累加存储器、正交相干累加存储器以及与所述同相相干累加存储器和正交相干累加存储器相连的并行码相位搜索单元，所述同相相干累加存储器和正交相干累加存储器中均包括第一数据单元、第二数据单元和码相位单元，其中：针对周期小于预设周期阈值的基带数据，相干累加存储器将基带数据拆分为存在数据交叠的多个数据片段，并将所述多个数据片段进行累加后存入第一数据单元和第二数据单元，将一个周期的基带数据对应的码相位存入码相位单元；所述并行码相位搜索单元对所述第一数据单元、第二数据单元中的数据片段以及码相位单元中的码相位进行相位搜索；针对周期大于或者等于预设周期阈值的基带数据，相干累加存储器将一个周期的基带数据拆分为具备相同长度的至少两个子基带数据，并将相邻的两个子基带数据依次分别存于第一数据单元和第二数据单元；将一个周期的基带数据对应的码相位拆分为至少两个码相位片段，并将所述至少两个码相位片段依次存储于码相位单元中；所述并行码相位搜索单元对所述第一数据单元、第二数据单元中的当前子基带数据以及码相位单元中的当前码相位片段进行相位搜索，在相位搜索完成之后，更新所述第一数据单元、第二数据单元中的子基带数据以及更新所述码相位单元中码相位片段，并针对更新后的子基带数据和码相位片段，再次进行相位搜索。5.根据权利要求4所述的GNSS捕获相干器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晋升，穆峻，王艳峰，谭星亮，李宾，
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