一种基于分段循环相关的多模式GNSS信号捕获方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于分段循环相关的多模式GNSS信号捕获方法及装置。该方法包括：进行扩频码处理；将卫星数据进行中频下变频、重采样和分段处理；进行多普勒下变频得到零多普勒卫星数据；进行分段循环相关运算得到分段循环相关结果R

【技术实现步骤摘要】
一种基于分段循环相关的多模式GNSS信号捕获方法及装置


[0001]本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种基于分段循环相关的多模式GNSS信号捕获方法及装置。

技术介绍

[0002]在GNSS接收机芯片设计中，硬件资源使用控制不仅设计到成本控制，同时会影响到芯片的面积大小和功耗；一般情况下，其所耗资源最大的部分为捕获模块。通常，GNSS接收机硬件使用码相位并行频率串行搜索(即循环相关算法)来实现卫星信号的捕获，其快速算法需要进行FFT
‑
IFFT运算，FFT的长度将决定硬件所需寄存器数量和硬件面积及成本，所以需要选择合适的FFT运算点数。
[0003]而在多模多频GNSS接收机芯片设计中，由于不同频点模式的卫星信号扩频码长度不一致，若考虑多个FFT模块来兼容不同种长度计算，硬件资源的要求将急剧增加。例如，考虑频点模式为GPS L1/L5以及Galileo E1和北斗B1I，其扩频码长度分别为1023/10230、4096和2046，为了对不同长度的扩频码实现循环相关搜索，FFT的长度将不同，需要至少设计4种不同长度的FFT模块。虽然可以考虑最长点数(L5)的FFT模块来进行兼容计算，但对于其它频点模式FFT的长度过大，则是一种资源和计算时间的浪费。
[0004]如何实现多种频点模式信号捕获的兼容和减小硬件资源成本是在硬件实现中需要解决的一个问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种基于分段循环相关的多模式GNSS信号捕获方法及装置用于解决现有技术的不足。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术实施例提供了一种基于分段循环相关的多模式GNSS信号捕获方法，包括：
[0008]进行扩频码处理；
[0009]将卫星数据进行中频下变频、重采样和分段处理；
[0010]进行多普勒下变频得到零多普勒卫星数据；
[0011]进行分段循环相关运算得到分段循环相关结果R
i,j
；
[0012]根据捕获灵敏度要求，对R
i,j
进行相干积分得到RC
n
；
[0013]进行捕获判决；
[0014]进行多普勒更新计算。
[0015]进一步地，进行扩频码处理具体包括：
[0016]根据捕获模式选择可能的卫星信号类型为GPS L5/L1、北斗B1C/B1I/B3I/B2A/B2B以及Galileo E1/E5A/E5B等信号中的一种，并根据卫星号生成对应扩频码，设其长度为M。
[0017]将扩频码扩展为原长度的2倍，扩展后码长变为2M；扩展是在每一个码片后再重复插入自身码片；将1个码片变成相同的2个码片；扩频码序列在扩展前每一个数据代表一个
码片，而扩展后序列的每一个数据代表半个码片；
[0018]将扩展后的本地扩频码序列分为N段，每段长度为L个半码片，每一段序列数据分别为：P1,
…
,P
N
，P1序列内容为：{码片1码片1
…
码片}，P2序列内容为：{码片码片
…
码片L}；其它序列以此类推；
[0019]将L个扩频码数据P
j
补0到N
fft
长度，进行FFT并取共轭得到FP
j
；其中，FFT点数N
fft
≥2L，且N
fft
为2的整数次幂；
[0020]更进一步地，对于不同的频点模式，L的选择应遵循如下原则：
[0021]为了在硬件实现中兼容使用同一个FFT模块，故L的长度是固定的；同时，L应能被M整除，即N取数应为整数。在上述所有频点模式中，GPS L1的码长2M＝2046，北斗B1I的码长2M＝4092，Galileo E1的码长2M＝8184，而其它模式时码长2M＝20460，可以设置L＝2046，相应N分别取1,2，4和10。
[0022]进一步地，将卫星数据进行中频下变频、重采样和分段处理具体包括：
[0023]将卫星数据与本地中频载波进行混频得到零中频数据；
[0024]按照扩频码速率将属于同一个半码片内的零中频数据进行累加生成半码片重采样数据；
[0025]然后将半码片重采样数据按照L个数据为一段进行分段。不妨设重采样后数据为{d1,d2,
…
,d
i
,
…
}，分段后的数据为D＝{D1,D2,
…
,D
i
,
…
}，其中数据D
i
为序列{d
(i
‑
1)L+1
,d
(i
‑
1)L+2
,
…
,d
iL
}。
[0026]更进一步地，为了在分段后实现一个扩频周期的相干积分，卫星数据长度应包含2个扩频码周期：北斗B1C信号长度大于20毫秒，Galileo E1大于8毫秒，其它卫星数据长度大于2毫秒。
[0027]进一步地，多普勒下变频包括：
[0028]产生本地载波，其频率为某个多普勒值f0，将D更新为本地载波与D的复数乘积。
[0029]进一步地，进行分段循环相关运算，第i和i+1段数据与第j段扩频码相关匹配过程为：
[0030]将连续2段即2L个零多普勒卫星数据D
i
D
i+1
补0到到N
fft
长度进行FFT得到FD
i
；
[0031]将FP
j
和FD
i
复数相乘，得到FDP
ij
；
[0032]对FDP
ij
进行IFFT运算，得到第i和i+1段数据与第j段扩频码循环相关结果R
i,j
。
[0033]进一步地，对R
i,j
进行相干积分具体包括：
[0034]根据捕获灵敏度要求进行相干积分：当需要提高灵敏度时，对循环相关结果R
i,j
进行相干积分累加，相干积分RC
n
表示为：当不需要提高灵敏度时，不进行相干累加，取RC
n
＝R
1,n
,1≤n≤N；
[0035]进一步地，捕获判决过程为：
[0036]对RC
n
进行求模，并在其中搜索最大值，若最大值超过预设阈值，判定为捕获成功，并根据最大值出现位置计算卫星信号码相位CP；否则认定当前预设多普列频率值捕获失败，进入下一个预设多普勒频率值搜索，直到所有多普勒值搜索完毕。
[0037]更进一步地，卫星型号码相位计算如下：
[0038]不妨设最大值出现在RC
n
的位置m(0≤m≤L
‑
1)，则有：
[0039]C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分段循环相关的多模式GNSS信号捕获方法，其特征在于，包括：进行扩频码处理；将卫星数据进行中频下变频、重采样和分段处理；进行多普勒下变频得到零多普勒卫星数据；进行分段循环相关运算得到分段循环相关结果R
i，j
；根据捕获灵敏度要求，对R
i，j
进行相干积分得到RC
n
；根据RC
n
进行捕获判决；当捕获失败时进行多普勒更新计算。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行扩频码处理具体包括：根据捕获模式选择的卫星信号类型GPS L5/L1、北斗B1C/B1I/B3I/B2A/B2B以及Galileo E1/E5A/F5B信号中的一种，并根据卫星号生成对应扩频码，设其扩频码长度为M；将扩频码扩展为原长度的2倍，扩展后码长变为2M；扩展是在每一个码片后再重复插入自身码片；将1个码片变成相同的2个码片；扩频码序列在扩展前每一个数据代表一个码片，而扩展后序列的每一个数据代表半个码片；将扩展后的本地扩频码序列分为N段，每段长度为L个半码片，每一段序列数据分别为：P1，...，P
N
，P1序列内容为：{码片1码片1
…
码片}，P2序列内容为：{码片码片
…
码片L}；其它序列以此类推；将L个扩频码数据P
j
补0到N
fft
长度，进行FFT并取共轭得到FP
j
；其中，FFT点数N
fft
≥2L，且N
fft
为2的整数次幂。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，L取值为2046；GPS L1相应N值取1；北斗B1I相应N值取2；Galileo E1相应N值取4；其他相应N值取10。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将卫星数据进行中频下变频、重采样和分段处理具体包括：将卫星数据与本地中频载波进行混频得到零中频数据；按照扩频码速率将属于同一个半码片内的零中频数据进行累加生成半码片重采样数据；然后将半码片重采样数据按照L个数据为一段进行分段。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，卫星数据长度满足如下条件：北斗B1C信号长度大于20毫秒；Galileo F1大于8毫秒；GPS L5/L1、北斗B1I/B3I/B2A/B2B以及Galileo E5A/F5B信号长度大于2毫秒。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行分段循环相关运算得到分段循环相关结果R
i，j
具体包括：将连续2段即2L个零多普勒卫星数据D
i
D
i+1
补0到到N
fft
长度进行FFT得到FD
i
；将FP
j
和FD
i
复数相乘，得到FDP
ij
；对FDP
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：王令欢，张柏华，朱盈娜，向玉峰，聂杜娟，
申请(专利权)人：西安开阳微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：