一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法技术方案

本发明专利技术提供一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，包括如下步骤：10、用传输电文的扩频码位置处的一段信号进行粗捕获，得到能够捕获到的扩频码ID及超过门限值的路径信号的粗码相位，并对需要精捕获和跟踪的路径进行选择；20、用未传输电文的扩频码位置处的一段信号对精捕获列表中的路径进行精细频偏计算；30、用传输电文的扩频码位置处的一段信号对跟踪列表中的路径进行跟踪并解码，计算时延差和信噪比；40、根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整前面3个步骤中每帧要处理的输入数据的位置，并将参数传输给定位模块。本发明专利技术运算量小，能够根据信道的变化快速切换跟踪的路径和定位使用的参数，提高定位的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种广播定位信号，特别是广播定位信号中扩频码的捕获和跟踪方法。
技术介绍
公开日为2011. 02. 16日，公开号为CN101977172A的中国专利“广播定位信号生成方法、定位方法及装置”，在原有的基于0FDM(正交频分复用)技术的广播系统中通过增加扩频码的方式来生成广播定位信号，增加的扩频码在一帧的一小段时间内传输电文，并将原广播信号去掉，在大部分时间段内不传输电文，保留原广播信号，并将扩频信号的能量降低到基本不影响原广播信号的程度，接收机通过接收该信号，既能够接收广播节目，又能够实现定位功能。然而广播定位信号中不但有扩频码，还有原来的OFDM(正交频分复用)信号，在大部分时间段内OFDM信号对扩频码的干扰非常大，例如，在一个地点收到的发射装置A发出的信号的强度比发射装置B发出的信号的强度高20db，而广播定位信号中在不传输电文的扩频码处，OFDM信号比扩频码信号强度高20db，则接收端在对发射装置B发出的扩频码进行捕获和跟踪时，在不传输电文的扩频码处受到发射装置A发出的OFDM信号的干扰比扩频码强40db。对广播定位信号中扩频码的捕获、跟踪和定位方法可以参考GPS(全球定位系统) 的捕获、跟踪和定位的方法，但是由于城市广播信道的条件比卫星信道恶劣得多，大部分地方无直射信号，用GPS的几何定位的方法精度较低。公开日为2009. 12. 30日，公开号为 CN101616482A的中国专利“一种移动通信系统中的定位方法与移动终端、定位服务器”，公开了一种基于参数匹配的技术进行定位，以提高定位精度的方法。采用GPS的捕获和跟踪方法，先捕获能够收到的扩频码，再对捕获到的扩频码进行跟踪，如果跟踪失锁，就进行重捕获，由于跟踪的灵敏度要大大优于捕获的灵敏度，因此在相同的地方，接收机得到的时延差参数可能不同。例如，在地点A可以跟踪某个发射装置发出的两条路径χ和y的信号，但只能捕获路径χ的信号；在地点B可以跟踪该发射装置发出的两条路径χ和y的信号，但只能捕获路径y的信号。则接收机如果一直在地点A，就只能捕获和跟踪路径χ的信号，接收机如果从地点B移动到地点A，中间不会发生跟踪失锁的情况，就只能捕获和跟踪路径y的信号，这样，同样在地点A跟踪的路径不同，得到的时延值就不同，与其它发射装置的时延差就不同了，直接影响了基于参数匹配的定位方法的精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供，它运算量小，能够根据信道的变化快速切换跟踪的路径和定位使用的参数，提高定位的准确性。本专利技术是这样实现的，具体包括如下步骤步骤10、用接收到的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一5段信号对捕获列表中的扩频码ID对应的扩频码进行粗捕获，得到能够捕获到的扩频码ID 及其超过门限值的路径信号的粗码相位；将粗捕获到的各个扩频码对应的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的路径信号的码相位进行比较，得到该扩频码的新路径信号，对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表，如果未捕获到任何路径信号且精捕获列表和跟踪列表为空，则退出捕获和跟踪，重新进行帧同步；步骤 20、用接收到的一帧数据中未传输电文的扩频码位置处的复数段信号对精捕获列表中的各个路径进行精细频偏计算，某条路径的信号在精捕获计算完成后，将该路径从精捕获列表中移除，并判断精捕获是否成功，如果成功，则将该路径在跟踪列表中的状态改为精捕获成功，并将算出的精确频偏更新到跟踪列表，如果不成功，则将该路径从跟踪列表中移除；步骤30、用步骤10中的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号对跟踪列表中精捕获成功的各个路径进行载波相位和码相位的跟踪，并解出广播定位信号中各个发射装置发射的电文，计算各个发射装置的各条路径信号的时延差和信噪比，并将这些参数传给定位模块进行定位；步骤40、根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整步骤10、20、30中下一帧要处理的输入数据的位置，跳到步骤10，对下一帧数据进行处理。进一步的，步骤10、30中所述的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号，该段信号长度T小于传输电文的扩频码位置的信号的长度，而且为扩频码周期长度的整数倍；则当粗略频偏大于1/T时，需要在进行粗捕获前对该段信号先用粗略频偏进行下变频，以提高粗捕获的性能。进一步的，步骤10中，在没有任何辅助信息时，捕获列表包含了所有扩频码ID ；在有辅助信息时，捕获列表只包含所有可能收到的扩频码ID ；步骤10中，得到超过门限值的路径信号的粗码相位具体包括将所述一帧数据中传输电文的扩频码位置处的一段信号与事先存储的扩频码在该段信号长度内逐一进行循环移位相关，并将移位相关得到的相关值的模值与相关门限值进行比较，超过相关门限值对应的事先存储的扩频码的移位点数即为路径的粗的码相位；如果没有超过相关门限值的模值存在，则认为该扩频码ID对应的发射装置的广播定位信号不能捕获到。进一步的，步骤10中，得到该扩频码的新路径信号具体包括该扩频码粗捕获到的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的所有路径信号的码相位的差值都大于一个码相位门限时，认为该路径信号为新的路径信号，该码相位门限为跟踪模块能够分辨的两条路径信号码相位差的最小值。进一步的，步骤10中，所述对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表是指，所述新路径信号在满足精捕获和跟踪的路径信号条数未超限制或者捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号的条件时，将其加入精捕获和跟踪列表；在精捕获或跟踪的路径信号条数超过限制，且捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号时，要将其加入精捕获和跟踪列表，需要移除精捕获和跟踪列表中的一条路径信号，移除规则如下优先移除该发射装置对应的精捕获未完成的路径，次之移除跟踪未稳定的路径，最后移除信噪比最低的路径。进一步的，步骤20中，所述精细频偏计算的时候，先将未传输电文的扩频码位置处的信号用粗略频偏进行下变频，然后根据精捕获列表中的精捕获的扩频码ID及该路径信号的码相位，利用事先存储的扩频码序列对其进行解扩，用对复数段等间隔的数据的解扩结果进行FFT的方法来计算精确频偏，以提高其性能，根据FFT的模值的峰值是否超过门限来判断精捕获是否成功。进一步的，对所述复数段等间隔的数据的选取，根据需要计算的频率范围从步骤 10中的传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号的起始位置作为帧起点将一帧长度的数据等分成复数段，分的段数越多则能够计算的频率范围越大，但性能越差；然后将每一段数据前面长度大于T加最大多径时延扩展和后面长度为最大多径时延扩展的数据去掉，这样就得到了要进行解扩的数据段，每个数据段的长度要足够大，以保证每个数据段的数据有较强的扩频增益，最后根据需要计算的频率精度，确定需要计算的数据段的数量，数量越多，计算得到的频率精度越高。进一步的，步骤30中，载波相位和码相位跟踪的时候，使用GPS接收机载波相位和码相位跟踪的方法，只是用接收到的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T 的一段信号的解扩结果来代替一帧数据的解扩结果。进一步的，步骤30中，传输给定位模块的参数包括所有正在跟踪本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤１０、用接收到的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为Ｔ的一段信号对捕获列表中的扩频码ＩＤ对应的扩频码进行粗捕获，得到能够捕获到的扩频码ＩＤ及其超过门限值的路径信号的粗码相位；将粗捕获到的各个扩频码对应的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的路径信号的码相位进行比较，得到该扩频码的新路径信号，对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表，如果未捕获到任何路径信号且精捕获列表和跟踪列表为空，则退出捕获和跟踪，重新进行帧同步；步骤２０、用接收到的一帧数据中未传输电文的扩频码位置处的复数段信号对精捕获列表中的各个路径进行精细频偏计算，某条路径的信号在精捕获计算完成后，将该路径从精捕获列表中移除，并判断精捕获是否成功，如果成功，则将该路径在跟踪列表中的状态改为精捕获成功，并将算出的精确频偏更新到跟踪列表，如果不成功，则将该路径从跟踪列表中移除；步骤３０、用步骤１０中的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为Ｔ的一段信号对跟踪列表中精捕获成功的各个路径进行载波相位和码相位的跟踪，并解出广播定位信号中各个发射装置发射的电文，计算各个发射装置的各条路径信号的时延差和信噪比，并将这些参数传给定位模块进行定位；步骤４０、根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整步骤１０、２０、３０中下一帧要处理的输入数据的位置，跳到步骤１０，对下一帧数据进行处理。...

【技术特征摘要】
1.一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于具体包括如下步骤步骤10、用接收到的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号对捕获列表中的扩频码ID对应的扩频码进行粗捕获，得到能够捕获到的扩频码ID及其超过门限值的路径信号的粗码相位；将粗捕获到的各个扩频码对应的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的路径信号的码相位进行比较，得到该扩频码的新路径信号，对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表，如果未捕获到任何路径信号且精捕获列表和跟踪列表为空，则退出捕获和跟踪，重新进行帧同步；步骤20、用接收到的一帧数据中未传输电文的扩频码位置处的复数段信号对精捕获列表中的各个路径进行精细频偏计算，某条路径的信号在精捕获计算完成后，将该路径从精捕获列表中移除，并判断精捕获是否成功，如果成功，则将该路径在跟踪列表中的状态改为精捕获成功，并将算出的精确频偏更新到跟踪列表，如果不成功，则将该路径从跟踪列表中移除；步骤30、用步骤10中的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号对跟踪列表中精捕获成功的各个路径进行载波相位和码相位的跟踪，并解出广播定位信号中各个发射装置发射的电文，计算各个发射装置的各条路径信号的时延差和信噪比，并将这些参数传给定位模块进行定位；步骤40、根据跟踪列表中所有路径的码相位和信号的帧结构，调整步骤10、20、30中下一帧要处理的输入数据的位置，跳到步骤10，对下一帧数据进行处理。2.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤10、30中所述的一帧数据中传输电文的扩频码位置处的时间长度为T的一段信号， 该段信号长度T小于传输电文的扩频码位置的信号的长度，而且为扩频码周期长度的整数倍；则当粗略频偏大于1/T时，需要在进行粗捕获前对该段信号先用粗略频偏进行下变频， 以提高粗捕获的性能。3.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤10中，在没有任何辅助信息时，捕获列表包含了所有扩频码ID ；在有辅助信息时， 捕获列表只包含所有可能收到的扩频码ID ；步骤10中，得到超过门限值的路径信号的粗码相位具体包括将所述一帧数据中传输电文的扩频码位置处的一段信号与事先存储的扩频码在该段信号长度内逐一进行循环移位相关，并将移位相关得到的相关值的模值与相关门限值进行比较，超过相关门限值对应的事先存储的扩频码的移位点数即为路径的粗的码相位；如果没有超过相关门限值的模值存在，则认为该扩频码ID对应的发射装置的广播定位信号不能捕获到。4.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤10中，得到该扩频码的新路径信号具体包括该扩频码粗捕获到的路径信号的粗码相位与该扩频码正在进行精捕获和跟踪的所有路径信号的码相位的差值都大于一个码相位门限时，认为该路径信号为新的路径信号，该码相位门限为跟踪模块能够分辨的两条路径信号码相位差的最小值。5.根据权利要求1所述的一种广播定位系统中扩频码的捕获和跟踪方法，其特征在于步骤10中，所述对新路径信号进行判断，确定是否要将其加入精捕获和跟踪列表是指， 所述新路径信号在满足精捕获和跟踪的路径信号条数未超限制或者捕获到的新路径信号是该发射装置的最强路径信号或第一条路径信号的条件时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张善旭，张毅敏，夏海军，
申请(专利权)人：福州瑞芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：35