[发明专利]一种兼容GPS和北斗2导航系统的卫星信号捕获方法

摘要

本发明涉及卫星导航技术领域的基带信号处理方法，具体涉及一种能够兼容GPS和北斗2卫星导航系统的卫星信号捕获方法。本发明包括对输入信号做打包处理并进行FFT，产生本地载波信号和本地码序列，产生本地射频信号，对射频信号做打包处理并做FFT，将FFT运算后的输入信号和射频信号对应相乘，对相乘后的结果取共轭并做FFT，用取共轭得到的信号构建数据矩阵并对矩阵中各个元素取模，最后应用判决规则对数据矩阵进行判决得出捕获结论。本发明提出的捕获方法，在不增加资源开销的情况下，既能够捕获GPS卫星信号，也能够捕获北斗2卫星信号，可用于GPS/北斗2双模式的卫星导航信号接收装置。

主权项

1、一种兼容GPS和北斗2导航系统的卫星信号捕获方法，包括如下步骤：步骤1：设定捕获参数，包括：捕获门限Tresh、帧长len、采样率f_s、多普勒频率变化范围[-aKHz，+aKHz]、GPS码相位捕获精度、北斗2码相位捕获精度、频率捕获精度Δf、NCO累加字宽度W、载波估计值f_c、需要进行捕获的GPS卫星ID号、需要进行捕获的北斗2卫星ID号、GPS的C/A码周期N_G和码率f_{G_code}、北斗2的C码周期N_C和码率f_{C_code}；步骤2：对输入信号x_Fs进行打包处理，对打包处理后的数据做FFT，得到本步骤的输出信号X_sF；步骤3：产生本地载波信号b_m(n)；步骤4：产生码序列c_s(n)；步骤5：将步骤3产生的本地载波信号b_m(n)和步骤4产生的码序列c_s(n)中的每一个元素值对应相乘，得到本地射频信号l_ms(n)，对l_ms(n)进行打包处理，对打包处理后的数据做FFT，得到L_sm；步骤6：将步骤2的输出信号X_sF和步骤5的输出信号L_sm中的任意一个取共轭，然后与另一个信号中的每一个元素值对应相乘，得到本步骤的输出信号R_sm；步骤7：对步骤6输出的信号R_sm取共轭，然后做FFT得到r_sm，对r_sm中的每一个元素分别取模，得到r_sm；步骤8：用r_sm构造数据矩阵P_s，即P_s＝[r_s0，r_s1，......r_sm]^T，搜索该矩阵中所有元素的最大值，运用预先设置的判决规则和捕获门限Tresh进行判决，如果判决结果是捕获成功，则输出判决结果，否则进入步骤9；步骤9：判断是否对所有卫星ID号都已经进行过捕获处理，如果是，输出捕获失败结论，如果不是，则找到尚未进行过捕获处理的卫星ID号，转到步骤4；其特征是：所述步骤1设定的捕获参数中，还包括捕获模式指示参数，该参数的值为“GPS模式”和“北斗2模式”两个中的一个；所述步骤2和步骤5中的打包处理，均依次按照如下步骤进行：1)计算频率控制字：按照所述步骤1中设定的参数，GPS捕获的频率控制字为f_{G_ctl}和北斗2捕获的频率控制字为f_{C_ctl}，分别由下面两式计算得到fG_ctl=fG_codefs×2W,]]>fC_ctl=fC_codefs×2W]]>2).初始化累加字sum_G＝0，sum_C＝0，初始化控制信号chip_half＝0，初始化输出结果num＝0；3).对于GPS模式和北斗2模式，分别运用下面的公式进行累加运算：sum_G＝sum_G+f_{G_ctl} or sum_C＝sum_C+f_{C_ctl}同时将num值加1，即：num＝num+1；4)判断sum_s＞2^W-1是否成立，如果不成立，则回到3)重复执行，如果成立，则进入步骤5；5)判断chip_half＝0是否成立，如果成立，则先输出num值，再将chip_half值置1，num值置0，并回到3)重复执行，如果不成立，则进入步骤6；6)判断sum_s＞2^W是否成立，如果成立，则先输出num值，再将chip_half值置0，num值置0，并将sum_s重新赋值为sum_s＝sum_s mod 2^W，运算符mod表示求余数运算，如果不成立，则回到3)重复执行；7).利用5)或6)中输出的num值，对输入数据帧进行打包处理，得到新的输入数据帧，所述步骤2的打包处理计算公式如下：xsF=[xsF(0),xsF(1),......xsF(2Ns-1)],xsF(i)=Σk=n_nsn_ns+numixFs(k)]]>所述步骤5的打包处理计算公式如下：lsm=[lsm(0),lsm(1),......lsm(2Ns-1)],lsm(i)=Σk=n_nsn_ns+numilms(k)]]>其中，N_S表示码周期，若为GPS模式，则N_S＝N_G，若为北斗2模式，则N_S＝N_C，num_i表示5)或6)中第i次的累加计数输出num值，n_ns=Σm=1i-1numm;]]>8)对打包后得到的数据的末尾进行填零处理，使得填零以后的数据长度是比原序列长度大的所有2的整数次幂里面的最小值，GPS数据填零后的长度用H_G表示，北斗2数据填零后的长度用H_C表示；所述步骤2、步骤5和步骤7中的FFT，均依次按照如下步骤进行：1)设定进行FFT运算的序列长度为H_C；2)根据所述步骤1中设定的捕获模式指示参数，若为北斗2模式，则将一个北斗2通道的一帧数据放入一个长度为H_C的缓存，若为GPS模式，则将两个GPS通道的各一帧数据，依次放入一个长度为H_C的缓存；3)若为北斗2模式，则将该缓存中的H_C点数据做位倒序，若为GPS模式，则分别将前H_C/2点和后H_C/2点做位倒序；4)对3)中的数据按照H_C点FFT运算规则开始FFT运算，若为北斗2模式，则以第log₂H_c级输出结果为输出结果，若为GPS模式，则只进行前log₂H_g级运算，作为输出结果；所述步骤4依次按照如下步骤进行：1)设置GPS/北斗2兼容码发生器：兼容码发生器由两个11位的移位寄存器组成，当捕获模式指示参数设置为GPS模式时，最后一位移位寄存器不工作，当捕获模式指示参数设置为北斗2模式时，最后一位移位寄存器要工作；2)当捕获模式指示参数设置为GPS模式时，按照GPS的C/A码生成的技术规范，生成其C/A码，即码序列c_s(n)；3)当捕获模式指示参数设置为北斗2模式时，按照北斗2的C码生成的技术规范，生成其C码，即码序列c_s(n)。