一种地基导航信号的基带接收系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地基导航信号的基带接收系统及方法，以实现地基导航跳时扩频信号的捕获和跟踪。其中该系统包括：产生本地载波信号的载波数控振荡器；将输入中频采样信号变换至零中频基带信号，实现载波剥离的数字下变频器；由码数控振荡器输出的码时钟信号推动的码生成器，产生早、即时、晚三路伪码序列；相关器组，将基带信号和三路伪码序列进行相关解扩，获得早、即时、晚三路I/Q积分值；对时隙连续计数的时隙计数及中断请求模块，并将计数与存储的信号发射跳时图案比对，输出中断处理请求；计算控制模块，用于写入初始化配置参数，读取状态和数据，并计算控制量写入模块，实现地基导航信号的捕获和跟踪。导航信号的捕获和跟踪。导航信号的捕获和跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种地基导航信号的基带接收系统及方法


[0001]本专利技术涉及扩频通信导航
，尤其是涉及一种地基导航系统中信号的基带接收系统及方法。

技术介绍

[0002]为了克服“远近效应”问题，地基导航系统在信号体制上采用了跳时/直序
‑
码分多址信号(TH/DS
‑
CDMA)，通过划分时隙，不同伪卫星在不同时隙发射扩频信号，即时分的扩频通信体制，它既能克服“远近效应”，也能具有扩频信号的测距能力。
[0003]即便是采取分时的方式，对于接收设备来说，与多个伪卫星之间的距离是不相等的，不同伪卫星之间的信号在接收端会有时间上的重叠。所以，在地基导航系统中每个伪卫星的发射时隙并不固定，而是一个已知的、具有随机特性的跳时序列，也就是跳时图案，避免存在固定的时间重叠。如在Locata系统中，一个跳时图案的超帧结构长200，每帧划分了10个时隙，允许系统伪卫星数10颗，每个时隙的持续时间为0.1ms，每一颗伪卫星选择在每帧10个时隙中的某个时隙发射信号，而跳时图案的循环周期为200。
[0004]地基导航系统中伪卫星发射非连续的、带有跳时图案的信号，无法用传统的扩频信号接收系统及方法来处理，这对天线、射频电路的设计几乎没有影响，而区别在于基带部分；并且信号的发射时隙要比传统的卫星导航信号周期短，意味着需要更高的处理频度，以及在信号捕获过程中强信号对弱信号检测的干扰，有必要设计适用于地基导航跳时信号的基带接收方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题，在于需要提供一种地基导航信号的基带接收系统及方法，以实现地基导航跳时扩频信号的捕获和高精度跟踪。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种地基导航信号的基带接收系统，包括：
[0007]载波数控振荡器，产生本地载波信号；
[0008]数字下变频器，与所述载波数控振荡器相连，将输入的中频采样信号正交下变频至零中频，实现载波剥离，输出I/Q基带信号；
[0009]码数控振荡器，产生本地码时钟信号；
[0010]码生成器，与所述码数控振荡器相连，产生本地用于相关处理的早、即时、晚三路伪码序列，以及输出码周期溢出信号；
[0011]相关器组，与所述数字下变频器、码生成器相连，将所述I/Q基带信号和三路伪码序列进行相关解扩、累加处理，输出早、即时、晚三路I/Q积分值；
[0012]时隙计数及中断请求模块，与所述码生成器相连，对时隙连续计数，并将计数与存储的信号发射跳时图案比对，输出中断处理请求；
[0013]计算控制模块，与上述载波数控振荡器、码数控振荡器、码生成器、相关器组、时隙计数及中断请求模块相连，用于写入初始化配置参数，读取状态和数据，并计算控制量写入
模块，实现地基导航信号的捕获和跟踪；
[0014]所述初始化配置参数包括载波频率控制量、测距码信息、码速率控制量、跳时图案；
[0015]所述状态和数据包括中断处理请求、三路I/Q积分值、当前时隙计数；
[0016]所述控制量包括载波频率控制量、码速率控制量、码相位跳跃量、时隙计数修正值。
[0017]进一步地，该系统还包括：
[0018]所述中断处理请求包括时隙模式和帧模式：中断处理请求设定为时隙模式时，所述时隙计数及中断请求模块将码周期溢出信号作为中断处理请求信号；中断处理请求设定为帧模式时，所述时隙计数及中断请求模块将当前时隙计数与预先存储的信号发射跳时图案作比对，时隙值是存储图案元素时产生中断处理请求信号。
[0019]进一步地，该系统还包括：
[0020]所述早、即时、晚三路伪码序列两两之间的延迟间隔可以设定，范围为0.05～0.5码片。
[0021]进一步地，该系统还包括：
[0022]所述码相位跳跃量的分辨率为0.5码片，范围为
‑
1.5～1.5码片，跳跃量为正数时表示码生成器的码相位往搜索方向跳跃，为负数时表示往回退方向跳跃。
[0023]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种地基导航信号的基带接收方法，包括：
[0024]产生本地载波信号，与接收中频采样信号混频得到零中频的I/Q基带信号；
[0025]产生早码、即时码和晚码三路本地伪码信号，与I/Q基带信号进行相关解扩、累加，得到早、即时和晚三路I/Q积分值；
[0026]基于本地伪码的码周期溢出信号进行时隙计数；
[0027]基于三路I/Q积分值和时隙计数实现对地基导航信号的捕获和跟踪。
[0028]进一步地，所述信号的捕获和跟踪包括以下步骤：
[0029]信号搜索：在多普勒频域、码相位时域对信号进行两维搜索，计算三路I/Q积分值的能量值，与捕获门限T
a
比较来检测信号是否存在，大于等于门限为信号存在，否则为不存在，根据检测结果和等待时间的超时判定决定转移步骤、调整搜索码相位；
[0030]信号确认：应用唐搜索器对信号进行驻留检测，以即时码支路来检测信号是否存在：信号存在，将当前时隙计数S
k
放入深度为H的跳时图案样本FIFO中，将跳时图案样本与目标跳时图案作匹配，若匹配成功，则修正时隙计数，转移到信号牵引步骤；信号不存在，则进行等待时间的超时判定，若超时按唐搜索器规则决定继续驻留或返回信号搜索步骤；
[0031]信号牵引：利用锁频环和二阶码环进行频域和时域的牵引，计算即时支路能量值，与捕获门限T
a
比较：小于门限，返回信号搜索步骤；大于等于门限，估算频率误差、码相位误差，进行闭环控制，频率误差和码相位误差小于设定阈值时转到信号跟踪步骤；
[0032]信号跟踪：利用锁相环和载波辅助的一阶码环跟踪信号，计算即时支路能量值，与设定的失锁门限T
l
比较：若大于等于门限，估算载波相位误差、码相位误差，进行闭环控制；若小于门限，判定信号失锁。
[0033]进一步地，该方法还包括：
[0034]所述信号搜索、信号确认步骤中等待时间的超时判定，是将未检测到信号存在的连续等待时间S
wait
与等待时隙上限值S
LIMIT
比较，当S
wait
≥S
LIMIT
判定为超时，S
LIMIT
根据跳时图案计算，是相邻两个发射时隙间隔的最大值。
[0035]进一步地，该方法还包括：
[0036]所述信号搜索步骤中，三路能量值与捕获门限T
a
的比较依次进行：即时码支路大于等于门限，转移至信号确认步骤；早码支路大于等于门限，搜索码相位跳跃0.5码片；晚码支路大于等于门限，搜索码相位跳跃
‑
0.5码片；都小于门限，若等待时间未超时则继续等待，否则搜索码相位跳跃1.5码片，本多普勒频点码相位搜索完毕则切换至下一个频点。
[0037]进一步地，该方法还包括：
[0038]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地基导航信号的基带接收系统，其特征在于，包括：载波数控振荡器，产生本地载波信号；数字下变频器，与所述载波数控振荡器相连，将输入的中频采样信号正交下变频至零中频，实现载波剥离，输出I/Q基带信号；码数控振荡器，产生本地码时钟信号；码生成器，与所述码数控振荡器相连，产生本地用于相关处理的早、即时、晚三路伪码序列，以及输出码周期溢出信号；相关器组，与所述数字下变频器、码生成器相连，将所述I/Q基带信号和三路伪码序列进行相关解扩、累加处理，输出早、即时、晚三路I/Q积分值；时隙计数及中断请求模块，与所述码生成器相连，对时隙连续计数，并将计数与存储的信号发射跳时图案比对，输出中断处理请求；计算控制模块，与上述载波数控振荡器、码数控振荡器、码生成器、相关器组、时隙计数及中断请求模块相连，用于写入初始化配置参数，读取状态和数据，并计算控制量写入模块，实现地基导航信号的捕获和跟踪；所述初始化配置参数包括载波频率控制量、测距码信息、码速率控制量、跳时图案；所述状态和数据包括中断处理请求、三路I/Q积分值、当前时隙计数；所述控制量包括载波频率控制量、码速率控制量、码相位跳跃量、时隙计数修正值。2.如权利要求1所述的一种地基导航信号的基带接收系统，其特征在于：所述中断处理请求包括时隙模式和帧模式：中断处理请求设定为时隙模式时，所述时隙计数及中断请求模块将码周期溢出信号作为中断处理请求信号；中断处理请求设定为帧模式时，所述时隙计数及中断请求模块将当前时隙计数与预先存储的信号发射跳时图案作比对，时隙值是存储图案元素时产生中断处理请求信号。3.如权利要求1所述的一种地基导航信号的基带接收系统，其特征在于：所述早、即时、晚三路伪码序列两两之间的延迟间隔可以设定，范围为0.05～0.5码片。4.如权利要求1所述的一种地基导航信号的基带接收系统，其特征在于：所述码相位跳跃量的分辨率为0.5码片，范围为
‑
1.5～1.5码片，跳跃量为正数时表示码生成器的码相位往搜索方向跳跃，为负数时表示往回退方向跳跃。5.一种地基导航信号的基带接收方法，其特征在于，包括：产生本地载波信号，与接收中频采样信号混频得到零中频的I/Q基带信号；产生早码、即时码和晚码三路本地伪码信号，与I/Q基带信号进行相关解扩、累加，得到早、即时和晚三路I/Q积分值；基于本地伪码的码周期溢出信号进行时隙计数；基于三路I/Q积分值和时隙计数实现对地基导航信号的捕获和跟踪。6.如权利要求5所述的一种地基导航信号的基带接收方法，其特征在于，所述信号的捕获和跟踪包括以下步骤：信号搜索：在多普勒频域、码相位时域对信号进行两维搜索，计算三路I/Q积分值的能量值...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠惠斌，黎湧，王建峰，屈志航，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：