專利名稱：基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星信號的接收方法，特別涉及一種基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法。背景技術(shù)：
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)〔BeiDou (COMPASS) NavigationSatellite System〕是中國自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，與美國GPS、俄羅斯GL0NASS、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。美國GPS系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛，俄羅斯GL0NASS、中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)投入運行，歐洲“伽利略”導(dǎo)航系統(tǒng)正在建設(shè)中。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是繼美國GPS、俄羅斯GL0NASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗接收機的主要任務(wù)是接收北斗衛(wèi)星發(fā)射的信號，并進行處理，獲取導(dǎo)航電文和觀測量。想要完成這些任務(wù)，首先需要進行的是衛(wèi)星信號的捕獲。導(dǎo)航衛(wèi)星信號捕獲是對接收信號載波頻率和偽碼相位的一個二維搜索過程，當本地參考序列與衛(wèi)星信號達到粗同步并且頻率也近似相等時，會產(chǎn)生相關(guān)峰值，依此來判斷是否完成了捕獲。 衛(wèi)星信號捕獲的主要方法有串行捕獲、并行捕獲和匹配濾波器捕獲。串行捕獲是 指在捕獲偽碼的過程中，每次滑動一個擴頻碼元相位進行相關(guān)運算，直到得到設(shè)定的相關(guān)值，則捕獲成功轉(zhuǎn)而進入碼跟蹤，此方法硬件實現(xiàn)簡單，在擴頻通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是捕獲時間長，實時性差；并行捕獲則對每種相位均設(shè)置了相關(guān)器，同時做相關(guān)運算，將與設(shè)定的相關(guān)值相同的相位作為捕獲成功的相位，和串行捕獲相比，并行捕獲的捕獲時間大大縮短了，但對硬件資源要求較多，實現(xiàn)起來較復(fù)雜；匹配濾波器捕獲是利用匹配濾波的原理對整個擴頻碼元進行匹配相關(guān)以實現(xiàn)偽碼的捕獲，捕獲時間短且易于實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種捕獲速度快、易于數(shù)字化實現(xiàn)的基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法。本發(fā)明的技術(shù)方案一種基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法，含有下列步驟步驟I :首先采用北斗微帶天線接收北斗衛(wèi)星信號，然后采用前端射頻單元對接收到的衛(wèi)星信號進行降頻處理，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換和下變頻處理，得到中頻數(shù)字信號；步驟2 :采用并行快速捕獲算法來捕獲北斗衛(wèi)星信號中的有效可見衛(wèi)星信號；具體操作時，采用并行快速匹配濾波器對步驟I所得的中頻數(shù)字信號進行并行快速捕獲；中頻數(shù)字信號由以下式子來表示
權(quán)利要求
1.一種基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法，其特征是含有下列步驟 步驟I:首先采用北斗微帶天線接收北斗衛(wèi)星信號，然后采用前端射頻單元對接收到的衛(wèi)星信號進行降頻處理，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換和下變頻處理，得到中頻數(shù)字信號； 步驟2 :采用并行快速捕獲算法來捕獲北斗衛(wèi)星信號中的有效可見衛(wèi)星信號；具體操作時，采用并行快速匹配濾波器對步驟I所得的中頻數(shù)字信號進行并行快速捕獲；中頻數(shù)字信號由以下式子來表不
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法，其特征是所述步驟I中北斗微帶天線接收北斗衛(wèi)星BI頻點的射頻信號，經(jīng)過下變頻處理后，信號的頻率從1561. 098MHz降到了 IMHz 99MHz范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法，其特征是所述步驟2中采用Xilinx的Spartan6芯片實現(xiàn)并行快速匹配濾波器的電路，采用VHDL語言實現(xiàn)并行快速匹配濾波器的算法的功能仿真。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法，其特征是所述步驟2. 2中DDC控制器可以通過采樣IP核來實現(xiàn)生成本地載波，也可以通過采樣VHDL代碼來實現(xiàn)生成本地載波。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法，其特征是所述步驟2. 4中，并行快速相關(guān)器的實現(xiàn)方法為以靜止的本地C/A碼作為并行快速匹配濾波器的抽頭系數(shù)，讓進來的信號S' (t)的采樣數(shù)據(jù)順序滑過本地C/A碼的序列，每來一個采樣數(shù)據(jù)，與所有本地C/A碼做相關(guān)運算，對每一個采樣數(shù)據(jù)與本地C/A碼的相關(guān)運算結(jié)果做累加，這樣每一個時鐘周期就產(chǎn)生一個相關(guān)值，當本地C/A碼的序列和m顆衛(wèi)星中的某一顆的C/A碼的序列零相移的時刻，就會產(chǎn)生一個相關(guān)峰值，在一個碼周期內(nèi)就能夠找到一個峰值 其中，Cj⑴為本地C/A碼，根據(jù)C/A碼的相關(guān)特性，當Cj(t)與m顆衛(wèi)星中的某一顆的C/A碼相同，且相位也相同時，就能解擴信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法，其特征是所述對每一個采樣數(shù)據(jù)與本地C/A碼的相關(guān)運算結(jié)果做累加的方法為當?shù)谝粋€采樣數(shù)據(jù)過來的時候，分別與M個本地C/A碼做相關(guān)運算，運算結(jié)果為Ql1, Ql2, Ql3……QIsh,Q1M，當?shù)诙€采樣數(shù)據(jù)過來的時候，也分別與M個本地C/A碼做相關(guān)運算，運算結(jié)果為Q2i，Q22，Q23……Q2m_1; Q2m，依次類推，當?shù)贛個采樣數(shù)據(jù)過來的時候，分別與M個本地C/A碼做相關(guān)運算，運算結(jié)果為QM1, QM2, QM3……QMm_1; QMm ;然后將相關(guān)運算結(jié)果的陣列的斜對角線上的數(shù)值進行累加，累加算法為
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法，其特征是所述步驟3中為了方便做FFT運算，如果并行快速匹配濾波器輸出的數(shù)據(jù)點數(shù)不是2的整數(shù)次冪，則用零補齊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法；含有下列步驟步驟1接收北斗衛(wèi)星信號，然后采用前端射頻單元對接收到的衛(wèi)星信號進行降頻處理，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換和下變頻處理，得到中頻數(shù)字信號；步驟2采用并行快速匹配濾波器對中頻數(shù)字信號進行并行快速捕獲步驟2.1產(chǎn)生本地C/A碼；步驟2.2生成本地載波；步驟2.3將本地載波與中頻數(shù)字信號對應(yīng)點相乘；步驟2.4將本地C/A碼與步驟2.3的結(jié)果送入并行快速匹配濾波器的并行快速相關(guān)器中；步驟3將步驟2.4的輸出結(jié)果送入FFT模塊進行功率譜分析；步驟4把FFT模塊的輸出結(jié)果送入譜峰判決模塊進行信號檢測；本發(fā)明提供了一種捕獲速度快、易于數(shù)字化實現(xiàn)的基于北斗衛(wèi)星的信號實時并行快速捕獲方法。
文檔編號G01S19/29GK102901973SQ201210360519
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者賈小波, 劉潔, 吳淑琴, 張筱南, 戚敏 申請人:鄭州威科姆科技股份有限公司