一種民碼捕獲方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種民碼捕獲方法及裝置，包括對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽取，得到待處理的基帶數(shù)據(jù)，并按子段存儲(chǔ)；以本地偽碼作為抽頭系數(shù)，對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行部分匹配濾波(PMF)，得到累加結(jié)果，完成碼相位搜索；緩存PMF處理后的結(jié)果，并對(duì)其分別進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT），進(jìn)行頻譜分析，完成頻率搜索；對(duì)FFT處理的輸出結(jié)果分別并行取模后按點(diǎn)累加，得到M點(diǎn)非相干累加結(jié)果，查找捕獲的結(jié)果。其中，捕獲結(jié)果可以包括但不限于最大相關(guān)值、次大相關(guān)值、頻率、相位和段數(shù)等。本發(fā)明采用PMF與FFT結(jié)合的方式，提高了民碼捕獲的靈敏度，實(shí)現(xiàn)了在一塊FPGA芯片中完成對(duì)民碼的快速捕獲，并且能與接收機(jī)通道一起綁定，在滿足高靈敏度的情況下，顯著加快了捕獲速度，從而滿足了實(shí)際應(yīng)用的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種民碼捕獲方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，尤指一種民碼捕獲方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]用于車(chē)載等環(huán)境的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)要求不高，但是，對(duì)靈敏度要求比一般接收機(jī)的靈敏度要求高?？觳兑孀鳛榻邮諜C(jī)正常工作的第一步，提高捕獲靈敏度并且加快捕獲速度成為當(dāng)務(wù)之急。
[0003]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用QPSK調(diào)制，采用一般的長(zhǎng)相干積分的捕獲方法，由于高速率數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)的影響，降低了捕獲成功率，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求；另外，一般的民碼捕獲方法中，采用匹配濾波器的方式或循環(huán)相關(guān)的捕獲模式，捕獲速度太慢，不能滿足快速捕獲的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種民碼捕獲方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的民碼快速捕獲。
[0005]為了達(dá)到本發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種民碼捕獲方法，包括:對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽取，得到待處理的基帶數(shù)據(jù)，并按子段存儲(chǔ)；
[0006]以本地偽碼作為抽頭系數(shù)，對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理，得到累加結(jié)果，完成碼相位搜索；
[0007]緩存PM處理F后的濾波結(jié)果，并對(duì)其分別進(jìn)行FFT頻譜分析，完成頻率搜索；
[0008]對(duì)FFT處理的輸出結(jié)果分別并行取模后按點(diǎn)累加，得到M點(diǎn)非相干累加結(jié)果，查找捕獲的結(jié)果。
[0009]所述對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽取包括:
[0010]以4倍碼速率或2倍碼速率對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽?。坏玫?-Q兩路基帶數(shù)據(jù)；以預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)采樣為一段，分別將N段本地偽碼存儲(chǔ)在N塊存儲(chǔ)器中，每段偽碼分成X個(gè)地址存儲(chǔ)，以同樣的方式存儲(chǔ)N段或(N+1)段所述濾波、降采樣后的基帶數(shù)據(jù)；其中N為大于I的自然數(shù)。
[0011]當(dāng)進(jìn)行靜止軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，所述對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理包括:
[0012]將所述得到的1-Q兩路基帶數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出，按順序方向依次滑動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)偽碼相位搜索；所述移出的2個(gè)采樣點(diǎn)最后必須重新儲(chǔ)存在整段的末尾。
[0013]還包括完成所述子段內(nèi)相位搜索，實(shí)現(xiàn)碼相位搜索。數(shù)據(jù)移位過(guò)程同時(shí)移動(dòng)N個(gè)2毫秒段內(nèi)的每一個(gè)地址，順序移動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，并且將移出的2個(gè)采樣點(diǎn)存儲(chǔ)在第(N+1)段的最后一個(gè)地址的最低2個(gè)采樣點(diǎn)的位置，其他數(shù)據(jù)按2點(diǎn)采樣往前移動(dòng)；
[0014]之后，采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果。
[0015]當(dāng)進(jìn)行GPS、GL0NASS衛(wèi)星信號(hào)捕獲時(shí)，所述對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理包括:移動(dòng)偽碼；
[0016]當(dāng)進(jìn)行圓軌道和傾斜同步軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，所述對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理包括:移動(dòng)偽碼，并將巴克碼調(diào)制在本地偽碼上，且本地偽碼必須從碼周期起始時(shí)刻采樣，且在移動(dòng)一個(gè)周期碼相位后需要滑動(dòng)一個(gè)巴克碼片；
[0017]之后，采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果。
[0018]所述捕獲的結(jié)果包括:最大、次大相關(guān)值、頻率、相位和所述非相干累加的段數(shù)。
[0019]本發(fā)明還公開(kāi)一種民碼捕獲裝置，至少包括第一抽取濾波模塊、第二抽取濾波模塊、PMF組、FFT處理模塊、非相干累加模塊，以及分析比較模塊；其中，
[0020]第一抽取濾波模塊，用于對(duì)I路基帶信號(hào)進(jìn)行濾波、降采樣，存儲(chǔ)待處理的I路基帶數(shù)據(jù)；第二抽取濾波模塊，用于對(duì)Q路基帶信號(hào)進(jìn)行濾波、降采樣，存儲(chǔ)待處理的Q路基帶數(shù)據(jù)；其中，采樣開(kāi)始時(shí)刻必須與本地偽碼周期的起始或結(jié)束時(shí)刻對(duì)齊；
[0021 ] PMF組，用于將N段本地偽碼作為抽頭系數(shù)，對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理，得到累加結(jié)果，完成碼相位搜索；
[0022]FFT處理模塊，其由若干個(gè)并行的FFT變換器組成，用于緩存來(lái)自PMF組的濾波結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行FFT頻譜分析，完成頻率搜索；
[0023]非相干累加模塊，用于對(duì)FFT處理模塊中并行的各FFT變換器的輸出的處理結(jié)果分別并行取模，再一起按點(diǎn)累加，得到M點(diǎn)非相干累加結(jié)果，將結(jié)果輸出給分析比較模塊；
[0024]分析比較模塊，用于從得到的M點(diǎn)非相干累加結(jié)果中查找捕獲的結(jié)果。
[0025]還包括寄存器，用于在捕獲結(jié)束時(shí)，存儲(chǔ)所述捕獲的結(jié)果。
[0026]所述第一抽取濾波模塊或第二抽取濾波模塊，具有用于，
[0027]以4倍碼速率或2倍碼速率進(jìn)行采樣，以2毫秒采樣為一子段，分別將N段本地偽碼存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊的N塊存儲(chǔ)器中，每段偽碼分成X個(gè)地址存儲(chǔ)，以同樣的方式存儲(chǔ)N段或(N+1)段基帶數(shù)據(jù)。其中，N為大于I的自然數(shù)。
[0028]所述第一抽取濾波模塊和第二抽取濾波模塊均采用20階濾波器；
[0029]所述第一抽取濾波模塊和第二抽取濾波模塊均采用FIR濾波器的方式。
[0030]當(dāng)進(jìn)行靜止軌道(GEO)衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，所述PMF組具體用于，
[0031]將所述得到的1-Q兩路基帶數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出，按順序方向依次滑動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)偽碼相位搜索；所述移出的2個(gè)采樣點(diǎn)最后必須重新儲(chǔ)存在整段的末尾；以及，
[0032]完成所述子段內(nèi)相位搜索，實(shí)現(xiàn)碼相位搜索，數(shù)據(jù)移位過(guò)程同時(shí)移動(dòng)N個(gè)2毫秒段內(nèi)的每一個(gè)地址，順序移動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，并且將移出的2個(gè)采樣點(diǎn)存儲(chǔ)在第(N+1)段的最后一個(gè)地址的最低2個(gè)采樣點(diǎn)的位置，其他數(shù)據(jù)按2點(diǎn)采樣往前移動(dòng)；
[0033]采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果。
[0034]當(dāng)進(jìn)行GPS、GLONASS衛(wèi)星信號(hào)捕獲時(shí)，所述PMF組具體用于，移動(dòng)偽碼；當(dāng)進(jìn)行圓軌道和傾斜同步軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，所述PMF組具體用于，移動(dòng)偽碼，并將巴克碼調(diào)制在本地偽碼上，且本地偽碼必須從碼周期起始時(shí)刻采樣，且在移動(dòng)一個(gè)周期碼相位后需要滑動(dòng)一個(gè)巴克碼片；
[0035]采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果。
[0036]所述PMF組采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果，將濾波結(jié)果輸出給所述FFT處理模塊。
[0037]所述PMF組分為1-Q兩組，每組均有N個(gè)PMF，同時(shí)對(duì)N段2毫秒數(shù)據(jù)進(jìn)行1/2或I個(gè)碼片相位的處理；這里，每段處理包含I個(gè)PMF，每個(gè)濾波器的系數(shù)采用相同的偽碼，用2路選擇方式實(shí)現(xiàn)系數(shù)相乘，I個(gè)PMF采用一段數(shù)據(jù)；
[0038]所述PMF組采用5級(jí)加法樹(shù)實(shí)現(xiàn)累加功能，前面4級(jí)加法樹(shù)用4輸入并行加法器實(shí)現(xiàn)，完成對(duì)一個(gè)地址的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的濾波累加，最后一級(jí)累加器通過(guò)時(shí)序邏輯控制，連續(xù)累加，最后從濾波結(jié)果中累加得到62個(gè)累加結(jié)果，作為頻譜分析的輸入數(shù)據(jù)。
[0039]所述非相干累加模塊的段數(shù)預(yù)先設(shè)置。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽取，得到待處理的基帶數(shù)據(jù)，并按子段存儲(chǔ)；對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理，得到累加結(jié)果，完成碼相位搜索；緩存PMF后的濾波結(jié)果，并對(duì)其分別進(jìn)行FFT頻譜分析，完成頻率搜索；對(duì)FFT處理的輸出結(jié)果分別并行取模，再一起按點(diǎn)累加，得到M點(diǎn)非相干累加結(jié)果，查找捕獲的結(jié)果。其中，捕獲結(jié)果可以包括但不限于最大、次大相關(guān)值、頻率、相位和段數(shù)等。本發(fā)明采用2毫秒相干積分與多次非相干積分的結(jié)合，很好地提高了民碼捕獲的靈敏度；同時(shí)，本發(fā)明采用PMF與FFT結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了在一塊FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)對(duì)民碼的快速捕獲，并且能與接收機(jī)通道一起綁定，在滿足高靈敏度的情況下，顯著加快了捕獲速度，從而滿足了實(shí)際信號(hào)的要求。
[0041]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本申請(qǐng)的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0043]圖1為本發(fā)明民碼捕獲裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2為本發(fā)明民碼捕獲方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0046]在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0047]圖1為本發(fā)明民碼捕獲裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，至少包括第一抽取濾波模塊、第二抽取濾波模塊、PMF組、傅里葉變換(FFT)處理模塊、非相干累加模塊，以及分析比較模塊；其中，
[0048]第一抽取濾波模塊，用于對(duì)I路基帶信號(hào)進(jìn)行濾波、降采樣，存儲(chǔ)待處理的I路基帶數(shù)據(jù)；其中，采樣開(kāi)始時(shí)刻必須與本地偽碼周期的起始或結(jié)束時(shí)刻對(duì)齊；
[0049]第二抽取濾波模塊，用于對(duì)Q路基帶信號(hào)進(jìn)行濾波、降采樣，存儲(chǔ)待處理的Q路基帶數(shù)據(jù)；其中，采樣開(kāi)始時(shí)刻必須與本地偽碼周期的起始或結(jié)束時(shí)刻對(duì)齊；
[0050]具體地，第一抽取濾波模塊或第二抽取濾波模塊，以4倍碼速率采樣短碼，以2倍碼速率采樣長(zhǎng)碼，以2毫秒采樣為一段(稱(chēng)為子段)，分別將N段本地偽碼存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊的N塊存儲(chǔ)器中，每段偽碼分成X個(gè)地址存儲(chǔ)，以同樣的方式存儲(chǔ)N段或(N+1)段基帶數(shù)據(jù)。N段本地偽碼作為PMF的抽頭系數(shù)輸入給PMF組，與基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行PMF處理，這里，N為大于I的自然數(shù)，其取值取決于FFT的點(diǎn)數(shù)和頻率分辨率的要求。
[0051]其中，第一抽取濾波模塊和第二抽取濾波模塊，配置參數(shù)完全一致。分別可以按照4倍或2倍碼速率對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽取。第一抽取濾波模塊和第二抽取濾波模塊的濾波器的階數(shù)越多效果越好，比如可以采用20階濾波器。第一抽取濾波模塊和第二抽取濾波模塊均可以采用FIR濾波器的方式。第一抽取濾波模塊和第二抽取濾波模塊均對(duì)濾波器的輸出結(jié)果采取截位并向上取整方式，針對(duì)不同的頻點(diǎn)，截位的位置不同并可預(yù)先設(shè)置。
[0052]PMF組，用于將N段本地偽碼作為抽頭系數(shù)，對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理，得到累加結(jié)果，完成碼相位搜索；具體地，
[0053]當(dāng)進(jìn)行靜止軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，將1-Q兩路基帶數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出，按順序方向依次滑動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)偽碼相位搜索。整個(gè)快捕過(guò)程中，基帶數(shù)據(jù)不更新，所以移出的2個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)最后必須重新儲(chǔ)存在整個(gè)存儲(chǔ)段的末尾，采用數(shù)據(jù)移位的方式，避免了導(dǎo)航信號(hào)數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致靈敏度變差的問(wèn)題；進(jìn)一步完成子段內(nèi)相位搜索，實(shí)現(xiàn)碼相位搜索，數(shù)據(jù)移位過(guò)程需同時(shí)移動(dòng)N個(gè)2毫秒段內(nèi)的每一個(gè)地址，順序移動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，并且將移出的2個(gè)采樣點(diǎn)存儲(chǔ)在第N+1段的最后一個(gè)地址的最低2個(gè)采樣點(diǎn)的位置，其他數(shù)據(jù)按2點(diǎn)采樣往前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)位循環(huán)移動(dòng)，從而完成碼段內(nèi)的碼相位匹配的過(guò)程。
[0054]當(dāng)進(jìn)行GPS、GL0NASS和BD的圓軌道和傾斜同步軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，包括偽碼移位和巴克碼移位兩種方式，當(dāng)捕獲GPS、GLONASS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，只需要移動(dòng)偽碼，不需調(diào)制巴克碼；當(dāng)捕獲BD的圓軌道和傾斜同步軌道衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，則需要移動(dòng)偽碼，并將巴克碼調(diào)制在本地偽碼上，且本地偽碼必須從碼周期起始時(shí)刻采樣，且在移動(dòng)一個(gè)周期碼相位后需要滑動(dòng)一個(gè)巴克碼片；
[0055]其中，PMF可以采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果，將濾波結(jié)果輸出給FFT處理模塊。
[0056]PMF組分為1-Q兩組，每組均有N個(gè)PMF，可以同時(shí)對(duì)N段2毫秒數(shù)據(jù)進(jìn)行1/2或I個(gè)碼片相位的處理，這里每段處理包含I個(gè)PMF，每個(gè)濾波器的系數(shù)采用相同的偽碼，用2路選擇方式實(shí)現(xiàn)系數(shù)相乘，I個(gè)PMF的采用一段數(shù)據(jù)，理論上默認(rèn)每段碼相位一致，這樣N段同時(shí)搜索I個(gè)碼片相位。用5級(jí)加法樹(shù)實(shí)現(xiàn)累加功能，前面4級(jí)加法樹(shù)用4輸入并行加法器實(shí)現(xiàn)，完成對(duì)一個(gè)地址的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的濾波累加，最后一級(jí)累加器通過(guò)時(shí)序邏輯控制，連續(xù)累加，最后從濾波結(jié)果中累加得到62個(gè)累加結(jié)果，作為頻譜分析的輸入數(shù)據(jù)。
[0057]FFT處理模塊，其由若干個(gè)并行的FFT變換器組成，用于緩存來(lái)自PMF組的濾波結(jié)果(包括第一濾波結(jié)果和第二濾波結(jié)果兩組濾波結(jié)果)，并對(duì)其進(jìn)行FFT頻譜分析，完成頻率搜索，F(xiàn)FT的個(gè)數(shù)與基帶數(shù)據(jù)的段數(shù)相關(guān)，以保證整個(gè)處理流程的吞吐能力；具體包括:
[0058]緩存來(lái)自PMF組的M點(diǎn)濾波結(jié)果，比如采用雙端口 RAM，按照數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)序順序存儲(chǔ)結(jié)果；對(duì)緩存的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，完成頻譜分析，輸入輸出信號(hào)遵循FFT的IP核的時(shí)序要求；為了滿足到輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，調(diào)整FFT變換結(jié)果的幅值，對(duì)結(jié)果的截位縮減進(jìn)行還原。
[0059]非相干累加模塊，用于對(duì)FFT處理模塊中并行的各FFT變換器的輸出的處理結(jié)果分別并行取模，再一起按點(diǎn)累加，得到M點(diǎn)非相干累加結(jié)果，將結(jié)果輸出給分析比較模塊。
[0060]為了提高捕獲靈敏度，非相干累加的段數(shù)即2ms數(shù)據(jù)的段數(shù)，可以預(yù)先設(shè)置，t匕如，可以設(shè)置為4，即采用4段2ms數(shù)據(jù)，則共有8ms數(shù)據(jù)，為了保證捕獲靈敏度，一般要求段數(shù)設(shè)置大于等于4。非相干累加段數(shù)越多，民碼捕獲的靈敏度越高。但是，限于器件的規(guī)模，非相干累加的段數(shù)可以設(shè)置段數(shù)上限閾值。
[0061]分析比較模塊，用于查找最大、次大相關(guān)值、頻率、相位和段數(shù)等，得到的結(jié)果作為捕獲的結(jié)果。其中，得到的結(jié)果在捕獲結(jié)束時(shí)，可以將其存儲(chǔ)在寄存器中，等待查詢(xún)讀取即可。
[0062]本發(fā)明民碼捕獲裝置還包括:工作狀態(tài)指示模塊，用于指示本發(fā)明民碼捕獲裝置的所處的工作狀態(tài)。一般，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，通過(guò)定時(shí)查詢(xún)方式訪問(wèn)狀態(tài)寄存器，以獲取工作狀態(tài)，并控制捕獲引擎的下一步流程。
[0063]通過(guò)本發(fā)明民碼捕獲裝置，支持長(zhǎng)碼和短碼的高靈敏度捕獲；本發(fā)明通過(guò)采用基于PMF結(jié)合FFT的搜索方式，并行完成了相位、頻率二維搜索，大幅度提高了捕獲速度；并且，本發(fā)明民碼捕獲裝置中，通過(guò)采用數(shù)據(jù)滑動(dòng)的方式，避免了導(dǎo)航數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)對(duì)捕獲靈敏度的影響；采用搜索巴克碼的方式，避免了衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的巴克碼對(duì)捕獲靈敏度的影響；采用多段2毫秒數(shù)據(jù)進(jìn)行非相干累加，提高了民碼捕獲的靈敏度，降低了漏警概率。
[0064]圖2為本發(fā)明民碼捕獲方法的流程圖，如圖2所示，包括以下步驟:
[0065]步驟200:對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽取，得到待處理的基帶數(shù)據(jù)，并按子段存儲(chǔ)。
[0066]本步驟中，以4倍碼速率或2倍碼速率對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽??；得到1-Q兩路基帶數(shù)據(jù)(其中，以4倍碼速率采樣短碼(如GPS等)，以2倍碼速率采樣長(zhǎng)碼)；以預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)如2毫秒采樣為一段(成為子段)，分別將N段本地偽碼存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊的N塊存儲(chǔ)器中，每段偽碼分成X個(gè)地址存儲(chǔ)，以同樣的方式存儲(chǔ)N段或(N+1)段基帶數(shù)據(jù)。
[0067]步驟201:以本地偽碼作為抽頭系數(shù)，對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理，得到累加結(jié)果，完成碼相位搜索。具體地，
[0068]當(dāng)進(jìn)行地球同步軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，將1-Q兩路基帶數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出，按順序方向依次滑動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)偽碼相位搜索。在整個(gè)快捕過(guò)程中，基帶數(shù)據(jù)不更新，所以移出的2個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)最后必須重新儲(chǔ)存在整個(gè)存儲(chǔ)段的末尾，采用數(shù)據(jù)移位的方式，避免了導(dǎo)航信號(hào)數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致靈敏度變差的問(wèn)題；
[0069]當(dāng)進(jìn)行GPS、GL0NASS和BD的圓軌道和傾斜同步軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，包括偽碼移位和巴克碼移位兩種方式，當(dāng)捕獲GPS、GLONASS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，只需要移動(dòng)偽碼，不需調(diào)制巴克碼；當(dāng)捕獲BD的圓軌道和傾斜同步軌道衛(wèi)星信號(hào)，則需要移動(dòng)偽碼，并將巴克碼調(diào)制在本地偽碼上，且本地偽碼必須從碼周期起始時(shí)刻采樣，且在移動(dòng)一個(gè)周期碼相位后需要滑動(dòng)一個(gè)巴克碼片；
[0070]碼存儲(chǔ)塊的內(nèi)容的滑動(dòng)，碼移位過(guò)程需要同時(shí)移動(dòng)N個(gè)2毫秒段內(nèi)的每一個(gè)地址，順序?qū)⒆钤绲?個(gè)偽碼采樣移動(dòng)到最后的存儲(chǔ)地址中；滑動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)碼相位搜索，在數(shù)據(jù)移位狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)移位過(guò)程需要同時(shí)移動(dòng)N+1個(gè)2毫秒段內(nèi)的每一個(gè)地址，順序移動(dòng)L個(gè)采樣點(diǎn)，并且將移出的L個(gè)采樣點(diǎn)存儲(chǔ)在第N+1段的最后一個(gè)地址的最低L個(gè)采樣點(diǎn)的位置，其他數(shù)據(jù)按L點(diǎn)采樣往前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)位的循環(huán)移動(dòng)，不丟失、不更改原始數(shù)據(jù)，從而完成碼相位匹配的過(guò)程，最多移動(dòng)2個(gè)碼周期即可。
[0071]步驟102:緩存PMF處理后的濾波結(jié)果，并對(duì)其分別進(jìn)行FFT頻譜分析，完成頻率搜索。具體地，
[0072]緩存PMF處理后的M點(diǎn)濾波結(jié)果，比如采用雙端口 RAM，按照數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)序順序存儲(chǔ)結(jié)果；對(duì)緩存的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，完成頻譜分析；為了滿足到輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，調(diào)整FFT變換結(jié)果的幅值，對(duì)結(jié)果的截位縮減進(jìn)行還原。
[0073]步驟103:對(duì)FFT處理的輸出結(jié)果分別并行取模后按點(diǎn)累加，得到M點(diǎn)非相干累加結(jié)果，查找捕獲的結(jié)果。其中，捕獲結(jié)果可以包括但不限于最大、次大相關(guān)值、頻率、相位和段數(shù)等。
[0074]通過(guò)本發(fā)明方法，支持民用導(dǎo)航信號(hào)的高靈敏度捕獲；本發(fā)明通過(guò)采用基于PMF結(jié)合FFT的搜索方式，并行完成了相位、頻率二維搜索，大幅度提高了捕獲速度；并且，本發(fā)明民碼捕獲裝置中，通過(guò)采用數(shù)據(jù)滑動(dòng)的方式，避免了衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)對(duì)捕獲靈敏度的影響；采用搜索巴克碼的方式，避免了衛(wèi)星信號(hào)的巴克碼對(duì)捕獲靈敏度的影響；采用多段2毫秒數(shù)據(jù)進(jìn)行非相干累加，提高了民碼捕獲的靈敏度，降低了漏警概率。
[0075]雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容僅為便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式及細(xì)節(jié)上進(jìn)行任何的修改與變化，但本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種民碼捕獲方法，其特征在于，包括:對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽取，得到待處理的基帶數(shù)據(jù)，并按子段存儲(chǔ)； 以本地偽碼作為抽頭系數(shù)，對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理，得到累加結(jié)果，完成碼相位搜索； 緩存PMF處理后的濾波結(jié)果，并對(duì)其分別進(jìn)行FFT頻譜分析，完成頻率搜索； 對(duì)FFT處理的輸出結(jié)果分別并行取模后按點(diǎn)累加，得到M點(diǎn)非相干累加結(jié)果，查找捕獲的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的民碼捕獲方法，其特征在于，所述對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽取包括: 以4倍碼速率或2倍碼速率對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行抽?。坏玫?-Q兩路基帶數(shù)據(jù)；以預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)采樣為一段，分別將N段本地偽碼存儲(chǔ)在N塊存儲(chǔ)器中，每段偽碼分成X個(gè)地址存儲(chǔ)，以同樣的方式存儲(chǔ)N段或(N+1)段所述濾波、降采樣后的基帶數(shù)據(jù)；其中N為大于I的自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的民碼捕獲方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行靜止軌道GEO衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，所述對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理包括: 將所述得到的1-Q兩路基帶數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出，按順序方向依次滑動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)偽碼相位搜索；所述移出的2個(gè)采樣點(diǎn)最后必須重新儲(chǔ)存在整段的末尾。
4.根據(jù)將權(quán)利要求3所述的民碼捕獲方法，其特征在于，還包括完成所述子段內(nèi)相位搜索，實(shí)現(xiàn)碼相位搜索。數(shù)據(jù)移位過(guò)程同時(shí)移動(dòng)N個(gè)2毫秒段內(nèi)的每一個(gè)地址，順序移動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，并且將移出的2個(gè)采樣點(diǎn)存儲(chǔ)在第(N+1)段的最后一個(gè)地址的最低2個(gè)采樣點(diǎn)的位置，其他數(shù)據(jù)按2點(diǎn)采樣往前移動(dòng)； 之后，采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的民碼捕獲方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯(GL0NASS)衛(wèi)星信號(hào)捕獲時(shí)，所述對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理包括:移動(dòng)偽碼； 當(dāng)進(jìn)行圓軌道和傾斜同步軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，所述對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理包括:移動(dòng)偽碼，并將巴克碼調(diào)制在本地偽碼上，且本地偽碼必須從碼周期起始時(shí)刻采樣，且在移動(dòng)一個(gè)周期碼相位后需要滑動(dòng)一個(gè)巴克碼片； 之后，采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的民碼捕獲方法，其特征在于，所述捕獲的結(jié)果包括:最大、次大相關(guān)值、頻率、相位和所述非相干累加的段數(shù)。
7.一種民碼捕獲裝置，其特征在于，至少包括第一抽取濾波模塊、第二抽取濾波模塊、PMF組、FFT處理模塊、非相干累加模塊，以及分析比較模塊；其中， 第一抽取濾波模塊，用于對(duì)I路基帶信號(hào)進(jìn)行濾波、降采樣，存儲(chǔ)待處理的I路基帶數(shù)據(jù)；第二抽取濾波模塊，用于對(duì)Q路基帶信號(hào)進(jìn)行濾波、降采樣，存儲(chǔ)待處理的Q路基帶數(shù)據(jù)；其中，采樣開(kāi)始時(shí)刻必須與本地偽碼周期的起始或結(jié)束時(shí)刻對(duì)齊； PMF組，用于將N段本地偽碼作為抽頭系數(shù)，對(duì)各個(gè)子段分別進(jìn)行PMF處理，得到累加結(jié)果，完成碼相位搜索； FFT處理模塊，其由若干個(gè)并行的FFT變換器組成，用于緩存來(lái)自PMF組的濾波結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行FFT頻譜分析，完成頻率搜索；非相干累加模塊，用于對(duì)FFT處理模塊中并行的各FFT變換器的輸出的處理結(jié)果分別并行取模，再一起按點(diǎn)累加，得到M點(diǎn)非相干累加結(jié)果，將結(jié)果輸出給分析比較模塊； 分析比較模塊，用于從得到的M點(diǎn)非相干累加結(jié)果中查找捕獲的結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的民碼捕獲裝置，其特征在于，還包括寄存器，用于在捕獲結(jié)束時(shí)，存儲(chǔ)所述捕獲的結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的民碼捕獲裝置，其特征在于，所述第一抽取濾波模塊或第二抽取濾波模塊，具有用于， 以4倍碼速率或2倍碼速率進(jìn)行采樣，以2毫秒采樣為一子段，分別將N段本地偽碼存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊的N塊存儲(chǔ)器中，每段偽碼分成X個(gè)地址存儲(chǔ)，以同樣的方式存儲(chǔ)N段或(N+1)段基帶數(shù)據(jù)。其中，N為大于1的自然數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的民碼捕獲裝置，其特征在于，所述第一抽取濾波模塊和第二抽取濾波模塊均采用20階濾波器； 所述第一抽取濾波模塊和第二抽取濾波模塊均采用FIR濾波器的方式。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的民碼捕獲裝置，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行靜止軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，所述PMF組具體用于， 將所述得到的1-Q兩路基帶數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出，按順序方向依次滑動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)偽碼相位搜索；所述移出的2個(gè)采樣點(diǎn)最后必須重新儲(chǔ)存在整段的末尾；以及， 完成所述子段內(nèi)相位搜索，實(shí)現(xiàn)碼相位搜索，數(shù)據(jù)移位過(guò)程同時(shí)移動(dòng)N個(gè)2毫秒段內(nèi)的每一個(gè)地址，順序移動(dòng)2個(gè)采樣點(diǎn)，并且將移出的2個(gè)采樣點(diǎn)存儲(chǔ)在第(N+1)段的最后一個(gè)地址的最低2個(gè)采樣點(diǎn)的位置，其他數(shù)據(jù)按2點(diǎn)采樣往前移動(dòng)； 采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的民碼捕獲方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行GPS、GLONASS衛(wèi)星信號(hào)捕獲時(shí)，所述PMF組具體用于，移動(dòng)偽碼；當(dāng)進(jìn)行圓軌道和傾斜同步軌道衛(wèi)星信號(hào)的捕獲時(shí)，所述PMF組具體用于，移動(dòng)偽碼，并將巴克碼調(diào)制在本地偽碼上，且本地偽碼必須從碼周期起始時(shí)刻采樣，且在移動(dòng)一個(gè)周期碼相位后需要滑動(dòng)一個(gè)巴克碼片； 采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的民碼捕獲裝置，其特征在于，所述PMF組采用偽碼作為乘法器系數(shù)，經(jīng)過(guò)兩路選擇，通過(guò)多級(jí)加法樹(shù)累加數(shù)據(jù)，最后得到M點(diǎn)濾波結(jié)果，將濾波結(jié)果輸出給所述FFT處理模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的民碼捕獲裝置，其特征在于，所述PMF組分為1-Q兩組，每組均有N個(gè)PMF，同時(shí)對(duì)N段2毫秒數(shù)據(jù)進(jìn)行1/2或1個(gè)碼片相位的處理；這里，每段處理包含1個(gè)PMF，每個(gè)濾波器的系數(shù)采用相同的偽碼，用2路選擇方式實(shí)現(xiàn)系數(shù)相乘，1個(gè)PMF采用一段數(shù)據(jù)； 所述PMF組采用5級(jí)加法樹(shù)實(shí)現(xiàn)累加功能，前面4級(jí)加法樹(shù)用4輸入并行加法器實(shí)現(xiàn)，完成對(duì)一個(gè)地址的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的濾波累加，最后一級(jí)累加器通過(guò)時(shí)序邏輯控制，連續(xù)累加，最后從濾波結(jié)果中累加得到62個(gè)累加結(jié)果，作為頻譜分析的輸入數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的民碼捕獲裝置，其特征在于，所述非相干累加模塊的段數(shù)預(yù)先設(shè)置 。
【文檔編號(hào)】G01S19/30GK103698783SQ201310728686
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
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