[发明专利]一种GNSS卫星信号捕获中的伪码相位流水搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航信号处理技术领域，尤其涉及一种GNSS卫星信号捕获中的伪码相位流水搜索方法。

背景技术

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)利用导航卫星进行定时、定位和测距，能在全世界范围内实现全天候、全方位连续为海上、陆地和空中的用户提供实时高精度的三维空间、速度和时间信息。目前，GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo系统、中国的北斗导航系统，以GPS系统为例，该系统主要由三部分组成，即空间部分、地面控制部分和用户装置部分。空间部分由24颗卫星组成，分布在6个道平面上。地面控制部分由负责管理、协调整个地面控制系统的工作的主控站、在主控站的控制下，向卫星注入寻电文的地面天线、作为数据自动收集中心的监测站和通讯辅助系统组成。用户装置部分主要由GPS接收机和卫星天线组成。 

目前，在对GNSS卫星信号进行捕获时，由于伪码码长通常较长，所以对伪码相位的搜索涉及到巨大的运算。现有技术通常采用缓存数据，集中剥离的方式，具体操作如附图1所示:

001为信号数据流，由数据包组成，每个数据包是以伪码码片长度为单位的信号相干积分值。

002为用于存储数据包的移位存储器，每间隔一个码片时长，该存储器就会把已存信号左移一次，并将当前包存储在存储器最右边的单元内，每当完成n个数据包的存储时，002将其所有存储内容复制给003。

003为数据存储器，其作用是保存连续n个码片时长的数据包，在接下来的n个码片时间内不变，直到完成这些数据内所有码相位的匹配搜索。

004为一个完整的卫星原始伪码，即0相位码，从第一个码片到最后一个码片顺序排列，为不失一般性，码长设为m。

005和006分别是通过对004左移而得到的1相位码，和m-1相位码。

附图1中描述了目前普遍应用，并且行之有效的伪码剥离方法。

附图1中所取的数据长度为n，最为简单的一种实施方案便是取n的值为码长m，一次轮运算就能完成一个码长周期上所有码相位的剥离操作，处理效率极高，但这种方式的资源消耗是不能接受的。

以北斗II卫星信号为例，伪码长度为2046，假设一个数据包的数据位宽为10比特，在一轮运算中进行2046个数据上的2046个伪码相位的搜索，资源消耗情况为：

1.   数据存储单元40920（002和003，单位：bit）；

2.   伪码移位存储单元2046（004,005和006，单位：bit）；

3.   数据移位次数41861160（按bit计，单位：bit*次）；

4.   伪码移动次数4186116（按bit计，单位：bit*次）；

5.   相关累计次数4186116（20比特加）；

6.   码片剥离次数4186116（根据码片正负，对数据去补码或者原码）。

7.   遍历搜索时间1毫秒。

这种数量的资源消耗是不能接受的，为了解决资源消耗的问题，传统作法也对此方法作了优化，即并不在一轮运算中完成2046个码片长度上的所有相位搜索。假设每次匹配32个码片（取32并不存在特殊含义，只是为了给出一个统一的量化值，方便和本发明的资源消耗做等效对比）长度上的32个伪码相位。     

这种方式在一个伪码长度上的资源消耗情况为：

1.   数据存储单元640（002和003，单位：bit）；

2.   伪码移位存储单元2046（004,005和006，单位：bit）；

3.   数据移位次数655360（按bit计，单位：bit*次）；

4.   伪码移动次数4186116（按bit计，单位：bit*次）；

5.   相关累计次数65472（20比特加）；

6.   码片剥离次数65472（根据码片正负，对数据去补码或者原码）；

7.   遍历搜索时间64毫秒。

 

完成整个2046个数据上2046个相位搜索消耗时间为前一种方案的64倍。显然这是一种资源消耗，和运算速度折中的优化，使两者都处于可以接受的范围内。

附图1给出了目前采用的伪码相位搜索方法，本发明是在该基础上，提出的一种新的应用于GNSS卫星信号捕获中的伪码相位流水搜索方法，能够更有效的节省资源消耗。

发明内容