一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法及装置，方法包括以下步骤：S1、编码方式转换；S2、去直流；S3、窄带干扰检测；S4、将窄带干扰移动到零频处；S5、将信号中频移动回预定位置；S6、频谱搬移；S7、M/N倍采样率转换；S8、重新量化结果输出；装置包括依次级联的编码方式转换模块、去直流模块、窄带干扰抑制模块、频谱搬移模块、有理数因子采样率转换模块和重新量化模块。本发明专利技术所述的一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法及装置，能够实现卫星导航基带信号数字前端预处理功能、电路结构简单、成本较低、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛。较为广泛。较为广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法及其装置


[0001]本专利技术涉及卫星导航数字处理
，具体涉及一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法及其装置。

技术介绍

[0002]当前全球卫星导航系统由中国的北斗、美国的GPS、欧洲的Galileo和俄罗斯的GLONASS，四大系统构成。其中中国的北斗主要包括B1、B2和B3三个频段；美国的GPS主要包括L1、L2和L5三个频段；欧洲的Galileo主要包括E1和E5两个频段；俄罗斯的GLONASS目前主要包括L1OF、L2OF、L3OC等信号。从信号体制上来讲，存在BPSK(1)、BPSK(2)、BPSK(10)、BOC(1,1)、MBOC和AltBOC等多种信号体制，包括多种带宽、多种功率谱形式。
[0003]在这样的背景条件之下，卫星导航接收机的终端产品可能存在多种构成方案，这也给卫星导航接收机专用集成电路的捕获和跟踪通道设计带来了严重的挑战，如果给每一种接收模式都设计一套相应的方法和装置将是不切实际的。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中多种信号体制不兼容需要多种终端产品导致效率低下、成本过高的技术问题，提供一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法及其装置，能够实现卫星导航基带信号数字前端预处理功能、电路结构简单、成本较低、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛。
[0005]本专利技术提供一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法，包括以下步骤：
[0006]S1、编码方式转换：通过编码方式转换模块将ADC输出的编码数据转化为统一的16bit位宽的二进制补码格式，生成数据A；
[0007]S2、去直流：将数据A通过去直流模块抑制零频处的直流分量，生成数据B，进入步骤S3；将数据D通过去直流模块抑制零频处的直流分量，生成数据E进入步骤S5；
[0008]S3、窄带干扰检测：将数据B利用窄带干扰抑制模块对采样信号进行1024点FFT运算，并对输出结果进行平滑，提取噪声电平作为检测门限，生成数据C，检测数据C是否存在单音频干扰，若存在则进入步骤S4，若不存在进入步骤S6；
[0009]S4、将窄带干扰移动到零频处：窄带干扰抑制模块在检测到数据C的单音频干扰的频点后，频谱搬移模块将单音频干扰搬移到零频的位置，生成数据D，返回步骤S2；
[0010]S5、将信号中频移动回预定位置：将数据E通过去直流模块的零频陷波器对单音频干扰进行抑制，再通过频谱搬移模块将信号中频恢复成设定值，生成数据F，进入步骤S7；
[0011]S6、频谱搬移：频谱搬移模块对数据C进行正交下变频，生成数据G；
[0012]S7、M/N倍采样率转换：有理数因子采样率转换模块对数据F或数据G进行1～15倍可选的补零插值，通过31阶低通滤波后，进行1～15倍可选的抽样，生成数据H；
[0013]S8、重新量化结果输出：通过重新量化模块对数据H进行重新量化后得到数据结果。
[0014]本专利技术所述的一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法，作为优选方式，步骤S1进一步包括以下步骤：
[0015]S11、空间中的卫星导航信号电磁波经天线转化为射频电信号后，经射频前端转换为IQ正交的2bit偏移二进制码的ADC数字采样数据输入数字前端；
[0016]S12、编码方式转换模块将采样信号数据格式设置为代表偏移二进制码的信号，采样信号数据位宽设置为代表2bit的信号，ADC数字采样数据经过编码映射器后输出的16bit位宽二进制补码，生成数据A，其中16bit位宽二进制补码对应关系为：2
’
b00
‑
>
‑
16d3、2
’
b01
‑
>
‑
16d1、2
’
b10
‑
>16d1、2
’
b11
‑
>16d3。
[0017]本专利技术所述的一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法，作为优选方式，步骤S1中编码转换模块支持以下编码格式的ADC采样信号：符号
‑
幅度码，二进制补码，偏移二进制码；编码转换模块支持以下数据位宽的ADC采样信号：1bit，2bit，4bit，8bit，10bit，12bit，14bit，16bit。
[0018]本专利技术所述的一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法，作为优选方式，步骤S2中去直流模块的Z域函数为
[0019][0020]本专利技术提供一种用于实现卫星导航基带信号数字前端预处理方法的装置，包括：
[0021]编码方式转换模块：用于接收射频前端传送的ADC采样数据，用于将ADC采样数据的编码转化为统一格式并生成数据A，用于将数据A传送至去直流模块；
[0022]去直流模块：用于接收编码方式转换模块传送的数据A，用于去除数据A中的直流成分并生成数据B，用于将数据B传送至窄带干扰抑制模块；用于接收频谱搬移模块传送的数据D，用于去除数据D中的直流成分并生成数据E，用于将数据E传送至频谱搬移模块；
[0023]窄带干扰抑制模块：用于接收去直流模块传送的数据B，用于对数据B进行1024点FFT运算并对输出结果进行平滑，生成数据C；提取噪声电平作为检测门限，检测数据C是否存在单音频干扰，用于将数据C传送至频谱搬移模块；
[0024]频谱搬移模块：用于接收窄带干扰抑制模块传送的数据C，若数据C存在单音频干扰，将单音频干扰搬移到零频的位置并生成数据D，用于将数据D传送至去直流模块；若数据C不存在单音频干扰，对数据C进行正交下变频，生成数据G；用于接收去直流模块传送的数据E，用于将数据E的信号中频恢复成设定值并生成数据F；用于将数据F和数据G传送至有理数因子采样率转换模块；输入信号支持单路中频信号和正交IQ采样信号输入选择。当处于单路中频信号模式时，输出信号分别为I_out(t)＝I'(t)＝I(t)
·
cosωt，Q_out(t)＝Q'(t)＝I(t)
·
sinωt；当处于正交IQ采样信号输入模式时，输出信号分别为I_out(t)＝I”(t)＝I(t)
·
cosωt
‑
Q(t)
·
sinωt，Q_out(t)＝Q”(t)＝Q(t)
·
cosωt+I(t)
·
sinωt。
[0025]有理数因子采样率转换模块：用于接收频谱搬移模块传送的数据F和数据G，用于将数据F或数据G进行1～15倍可选的补零插值，通过31阶低通滤波后，进行1～15倍可选的抽样，生成数据H；用于将数据H传送至重新量化模块；
[0026]重新量化模块：用于接收所述有理数因子采样率传送的数据H，用于对数据H进行重新量化得到数据结果，用于将数据结果传送到通用的卫星导航信号跟踪通道电路和捕获电路。
[0027]去直流模块、窄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、编码方式转换：通过编码方式转换模块将ADC输出的编码数据转化为统一的16bit位宽的二进制补码格式，生成数据A；S2、去直流：将所述数据A通过去直流模块抑制零频处的直流分量，生成数据B，进入步骤S3；将数据D通过所述去直流模块抑制零频处的直流分量，生成数据E进入步骤S5；S3、窄带干扰检测：将所述数据B利用窄带干扰抑制模块对采样信号进行1024点FFT运算，并对输出结果进行平滑，提取噪声电平作为检测门限，生成数据C，检测所述数据C是否存在单音频干扰，若存在则进入步骤S4，若不存在进入步骤S6；S4、将窄带干扰移动到零频处：所述窄带干扰抑制模块在检测到所述数据C的所述单音频干扰的频点后，频谱搬移模块将所述单音频干扰搬移到零频的位置，生成数据D，返回步骤S2；S5、将信号中频移动回预定位置：将所述数据E通过所述去直流模块的零频陷波器对所述单音频干扰进行抑制，再通过所述频谱搬移模块将信号中频恢复成设定值，生成数据F，进入步骤S7；S6、频谱搬移：频谱搬移模块对所述数据C进行正交下变频，生成数据G；S7、M/N倍采样率转换：有理数因子采样率转换模块对所述数据F或所述数据G进行1～15倍可选的补零插值，通过31阶低通滤波后，进行1～15倍可选的抽样，生成数据H；S8、重新量化结果输出：通过重新量化模块对所述数据H进行重新量化后得到数据结果。2.根据权利要求1所述的一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法，其特征在于：步骤S1进一步包括以下步骤：S11、空间中的卫星导航信号电磁波经天线转化为射频电信号后，经射频前端转换为IQ正交的2bit偏移二进制码的ADC数字采样数据输入数字前端；S12、所述编码方式转换模块将采样信号数据格式设置为代表偏移二进制码的信号，采样信号数据位宽设置为代表2bit的信号，所述ADC数字采样数据经过编码映射器后输出的16bit位宽二进制补码，生成数据A，其中16bit位宽二进制补码对应关系为：2
’
b00
‑
>
‑
16d3、2
’
b01
‑
>
‑
16d1、2
’
b10
‑
>16d1、2
’
b11
‑
>16d3。3.根据权利要求1所述的一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法，其特征在于：步骤S1中所述编码转换模块支持以下编码格式的ADC采样信号：符号
‑
幅度码，二进制补码，偏移二进制码；所述编码转换模块支持以下数据位宽的ADC采样信号：1bit，2bit，4bit，8bit，10bit，12bit，14bit，16bit。4.根据权利要求1所述的一种卫星导航基带...

【专利技术属性】
技术研发人员：成洁，姜浩然，张思明，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：