[发明专利]一种基于FPGA的L5信号捕获方法及装置

说明书

本发明属于卫星导航技术领域，公开了一种基于FPGA的L5信号捕获方法及装置。该方法包括：利用L1数字中频信号对当前卫星进行L1信号捕获；利用当前卫星发送的L1信号的伪码初始相位和多普勒频率，确定当前卫星发送的L1信号的比特边界；根据当前卫星发送的L1信号的多普勒频率确定当前卫星发送的L5信号的多普勒频率，根据当前卫星发送的L1信号的比特边界确定当前卫星发送的L5信号的伪码相位搜索区间；利用L5数字中频信号，在伪码相位搜索区间内对当前卫星进行搜索，确定当前卫星发送的L5信号的伪码初始相位。本发明能够快速捕获L5信号，且灵敏度较高，占用的硬件资源少。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，尤其涉及一种基于现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)的L5信号捕获方法及装置。

背景技术

全球定位系统(GPS，Global Positioning System)是由美国建立的全球定位系统，其利用GPS定位卫星，全天候的为用户提供卫星导航定位服务，也是目前使用最广泛的全球定位系统。

FPGA兼具灵活性和快速处理等优点，其内部是由规则的逻辑阵列组成，可以开发出专用芯片，使产品体积非常小，便于携带。FPGA内部拥有丰富的逻辑资源，其配置灵活，可对多通道数据进行并行处理，效率极高。因此，FPGA硬件平台是目前卫星导航技术领域中主流的硬件开发平台。

随着全球定位系统的发展，对新体制信号的捕获和跟踪日益成为了信号领域的焦点。L5信号是GPS现代化后采用的新结构的卫星导航信号，相比于旧体制信号L1信号，L5信号的结构截然不同。L5信号由两个幅度相等而相位正交的分量组成，一个分量载有卫星的导航电文(或称数据)，称之为数据通道(也称I通道)；另一个分量未载有数据，称之为导频通道(也称Q通道)。L5信号之所以引起关注，除了L5信号本身的结构优势以外，它还可以和L1信号联合使用以消除电离层的误差，实现双频定位。

然而，L5信号的I通道和Q通道的伪随机码周期仅1ms，且每毫秒调制不同的NH码，因此在FPGA硬件平台上实现传统时域相关方法直接对L5信号进行捕获不仅耗时长，而且灵敏度非常低。此外，在FPGA硬件平台实现频域并行码相位捕获方法对L5信号进行捕获，可利用FFT来实现捕获中的相关运算，虽然可以缩短捕获时长，但是因为L5的伪码周期是10230个码元，如果进行并行码相位捕获，在保证捕获精度的情况下，需要至少20460个点的FFT运算，这样会占用大量的逻辑资源。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供一种基于FPGA的L5信号捕获方法及装置，以至少解决现有技术捕获灵敏度低、耗时长、占用逻辑资源多等问题，能够快速捕获L5信号，且灵敏度较高，占用的逻辑资源少。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种基于FPGA的L5信号捕获方法，所述方法包括以下步骤：

S1、获取L1数字中频信号，利用所述L1数字中频信号对当前卫星进行L1信号捕获；

S2、若捕获到当前卫星发送的L1信号，则利用所述L1信号的伪码初始相位和多普勒频率，确定所述L1信号的比特边界；

S3、根据所述L1信号的多普勒频率，确定当前卫星发送的L5信号的多普勒频率；以及，根据所述L1信号的比特边界，确定当前卫星发送的L5信号的伪码相位搜索区间；

S4、获取L5数字中频信号，利用所述L5数字中频信号，在所述伪码相位搜索区间内对当前卫星进行搜索，确定当前卫星发送的L5信号的伪码初始相位。

第二方面，提供一种基于FPGA的L5信号捕获装置，包括：

获取单元，用于获取L1数字中频信号；

第一捕获单元，用于利用所述L1数字中频信号对当前卫星进行L1信号捕获；