专利名称：基于伪码重构的伪码捕获方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星导航及通信领域，尤其涉及一种基于伪码重构的伪码捕获方法。
背景技术：
全球导航卫星系统，包括GPS、GAL I LEO, GLONASS、COMPASS等，均通过扩频序列来对信号进行扩频，为用户提供伪距信息和数据信息，进而为用户提供定位服务。扩频技术中，一种是采用传统的长周期扩频序列(简称长码)对信号进行扩频、加密，例如GPS P (Y)码信号，其采用逐码片数据调制方式即导航电文会调制每个伪码码片，这使得P(Y)码信号的捕获、跟踪等性能受到了限制。另一种是采用时分数据复用长码信号，由于导航电文仅调制伪码序列的奇码片而不调制偶码片，可通过长时预检测积分获得更好的捕获、跟踪性能，以进一步提闻系统的抗干扰能力。对伪码进行捕获是导航系统工作的前提条件。只有完成了伪码捕获才能在接收端 与发射端建立同步，才能在接收端实现伪距测量，进而为用户提供定位服务。现有技术中，常用的伪码捕获方法有分段补零算法(主要原理如图I所示)、扩展复制重叠捕获搜索技术(XFAST, Extended replica Folding Acquisition Search Technique)(主要原理如图 2所示)、奇偶码片触发开关伪码捕获方法，其中分段补零算法、XFAST是全球导航卫星系统中针对以GPS P(Y)码为代表的传统长码信号(即未使用时分数据复用技术的导航信号)比较常用的伪码捕获方法，若采用这两种方法，一旦奇码片上导航电文为“-1”，将会导致奇、偶码片能量抵消，进而造成捕获失败。因此，已有的针对传统长码信号的伪码捕获方法并不适用于时分数据复用长码信号。奇偶码片触发开关伪码捕获方法是针对时分数据复用长码信号专门设计的一种伪码捕获方法，该方法只能采用时域相关技术实现，但时域相关技术存在运算量较大、捕获速度较慢的问题。
发明内容
(一)技术问题现有的伪码捕获方法不适用于时分数据复用长码信号，而且存在计算量较大、捕获速度较慢的问题。(二)技术方案本发明提供一种伪码重构方法，其特征在于包括如下步骤SI)根据采样率fs、伪码速率f。和FFT长度2N，计算重构参数K
P N + 2 K =-其中表示不大于的最大整数；
L/,"」LI LS2)根据待搜索的码相位范围，按伪码速率生成本地伪码序列，并按如下方式对其进行重构用第2(i-l)+K个码片替代第2i个码片，其中i = 1，2，3，...，直到处理完整个伪码序列；S3)按采样率fs对重构后的本地伪码序列进行采样；可选的，所述采样率fs为10. 23MHz，伪码速率f。为5. 115MHz，N的取值为2048。本发明还提供一种基于伪码重构的伪码捕获方法，其包括前面所述的伪码重构方法，还包括下述步骤S01)对经接收机前端处理后的信号，按采样率fs进行A/D采样，生成采样后的数
字信号;S02)将所述采样后的数字信号下变频到基带，并选择N个采样点，然后补充N个零，得到2N点信号； S03)对所述2N点信号进行FFT和共轭处理；可选的，所述伪码捕获方法在对重构后的本地伪码序列进行采样后还包括下述步骤S4)对步骤S3中生成的采样信号中选择2N点信号，然后进行FFT运算；S5)将步骤S03和步骤S4的结果相乘并进行IFFT处理，然后得到2N个相关值，保留前N+1个相关值，丢弃后N-I个相关值；S6)若前N+1个相关值中最大相关值大于预设的捕获门限，则根据该最大相关值所对应的码相位M，对第M和M+K个码片进行检测，以去除因重构导致的码相位�：籗7)若前N+1个相关值中不存在大于预设门限的相关值，则移动21 + 2-2「./://e~|本地码相位，重复步骤S3飞6，对后续码相位进行搜索直到搜索完整个码相位空间或找到大于预设捕获门限的相关值为止，「./; //fI表示不小于fs/f。的最小整数。本发明提供一种伪码重构装置，其包括重构参数计算单元，用于根据采样率fs、伪码速率f。和FFT长度2N计算重构参数K 重构单元，用于根据待搜索的码相位范围，按伪码码速率生成本地伪码序列，并按所述重构参数K对其进行重构用第2(i-l)+K个码片替代第2i个码片，其中i =
1,2,3,...，直到处理完整个伪码序列；采样单元，用于按采样率fs对重构后的本地伪码序列进行采样，生成采样后的本地伪码信号；本发明提供一种包括前面所述伪码重构装置的伪码捕获装置，其还包括A/D单元，用于对模拟信号按采样率fs进行数字采样，生成采样后的数字信号；N点选择单元，用于将所述采样后的信号数字下变频到基带，并选择N个采样点，得到N点信号；补零单元，用于在N点接收信号后面补充N个零，得到第一 2N点信号；FFT/共轭单元，用于对所述第一 2N点信号进行快速傅里叶变换和共轭运算，生成第一频域共轭信号；可选的，所述伪码捕获装置还包括本地伪码发生器，用于生成本地长周期扩频码；2N点选择单元，用于从所述采样后的本地伪码信号中选择第二 2N点信号；
FFT单元，用于对所述第二 2N点信号进行快速傅里叶变换，生成第二频域信号；IFFT单元，用于将第一频域共轭信号和第二频域信号相乘并对乘积进行IFFT处理，然后得到2N个相关值，保留前N+1个相关值，丢弃后N-I个相关值；比较单元，用于将前N+1个相关值中的最大相关值与预设的捕获门限进行比较；去�：ピ糜谠谧畲笙喙刂荡笥谠ど璧牟痘衩畔奘保莞米畲笙喙刂刀杂Φ穆胂辔唬灾毓购蟮谋镜匚甭胄蛄薪屑觳庖哉页鲇虢邮招藕哦云氲穆胂辔唬槐镜匚甭氲髡ピ糜谠谇癗+1个相关值中的最大相关值不大于预设的捕获门 限时，调整本地伪码发生器使生成的本地伪码序列与接收信号间产生码相位滑动。(三)技术效果本发明不仅适用于时分数据复用长码信号，而且具有运算量小、捕获速度快的优点，方法简单易行。
图I为现有技术中分段补零算法的原理图；图2为现有技术中扩展复制重叠捕获搜索技术XFAST的原理图；图3为本发明基于伪码重构的伪码快速捕获方法的流程图；图4为本发明基于伪码重构的伪码快速捕获装置的结构图。图4为应用分段补零方法的捕获结果图5为应用本发明基于伪码重构的伪码快速捕获方法的捕获结果； 图6为应用本发明进行伪码捕获所节省的乘法运算量；图7为应用本发明进行伪码捕获所节省的加法运算量；
具体实施例方式本发明通过对本地伪码进行重构，改变伪码序列固有的内在关系，使接收信号奇、偶码片不可能同时与本地信号对齐，即当接收信号奇码片与本地信号对齐时偶码片不可能与本地信号对齐，当接收信号偶码片与本地信号对齐时奇码片不可能与本地信号对齐。这样，就可以避免奇、偶码片同时对齐所导致的奇、偶码片能量抵消问题，然后在此基础上使用频域相关技术实现对伪码的快速捕获，如图3所示是本发明的原理图。由于本方法是通过重构本地伪码进行的，不需要奇偶码片触发开关进行控制，因此可以采用频域相关技术来实现，进而达到减小计算量、提高捕获速度的目的。实施例I :具体地，本发明提供一种基于伪码重构的快速捕获方法，其具体包括如下步骤I)对经接收机前端处理后的信号，按采样率fs进行A/D采样，生成采样后的数字信号;2)将所述采样后的数字信号下变频到基带，并选择N个采样点，然后补充N个零，得到2N点信号；3)对所述2N点信号进行FFT和共轭处理；4)根据采样率fs、伪码速率f。和FFT长度2N，计算重构参数K
其中
权利要求
1.一种伪码重构方法，其特征在于包括如下步骤 51)根据采样率fs、伪码速率f。和FFT长度2N，计算重构参数K
2.如权利要求I所述的伪码重构方法，其特征还在于所述采样率fs为10.23MHz，伪码速率fc为5. 115MHz, N的取值为2048。
3.一种基于权利要求I所述的伪码重构方法的伪码捕获方法，其特征在于在计算重构参数之前还包括下述步骤 501)对经接收机前端处理后的信号，按采样率fs进行A/D采样，生成采样后的数字信号; 502)将所述采样后的数字信号下变频到基带，并选择N个采样点，然后补充N个零，得到2N点信号； 503)对所述2N点信号进行FFT和共轭处理。
4.如权利要求3所述的伪码捕获方法，其特征在于在对重构后的本地伪码序列进行采样后还包括下述步骤 54)对步骤S3中生成的采样信号中选择2N点信号，然后进行FFT运算； 55)将步骤S03和步骤S4的结果相乘并进行IFFT处理，然后得到2N个相关值，保留前N+1个相关值，丢弃后N-I个相关值； 56)若前N+1个相关值中最大相关值大于预设的捕获门限，则根据该最大相关值所对应的码相位M，对第M和M+K个码相位进行检测，以去除因重构导致的码相位�：� 57)若前N+1个相关值中不存在大于预设门限的相关值，则移动
5.一种伪码重构装置，其特征在于包括 重构参数计算单元，用于根据采样率fs、伪码速率f。和FFT长度2N计算重构参数K 重构单元，用于根据待搜索的码相位范围，按伪码码速率生成本地伪码序列，并按所述重构参数K对其进行重构用第2(i-l)+K个码片替代第2i个码片，其中i = 1，2，3，...，直到处理完整个伪码序列； 采样单元，用于按采样率fs对重构后的本地伪码序列进行采样，生成采样后的本地伪码信号。
6.一种包括如权利要求5所述的伪码重构装置的伪码捕获装置，其特征在于还包括 A/D单元，用于对模拟信号按采样率fs进行数字采样，生成采样后的数字信号；N点选择单元，用于将所述采样后的信号数字下变频到基带，并选择N个采样点，得到N点信号； 补零单元，用于在N点接收信号后面补充N个零，得到第一 2N点信号； FFT/共轭单元，用于对所述第一 2N点信号进行快速傅里叶变换和共轭运算，生成第一频域共轭信号。
7.如权利要求6所述的伪码捕获装置，其特征在于，还包括 本地伪码发生器，用于生成本地长周期扩频码； 2N点选择单元，用于从所述采样后的本地伪码信号中选择第二 2N点信号； FFT单元，用于对所述第二 2N点信号进行快速傅里叶变换，生成第二频域信号； IFFT单元，用于将第一频域共轭信号和第二频域信号相乘并对乘积进行IFFT处理，然后得到2N个相关值，保留前N+1个相关值，丢弃后N-I个相关值； 比较单元，用于将前N+1个相关值中的最大相关值与预设的捕获门限进行比较； 去�：ピ糜谠谧畲笙喙刂荡笥谠ど璧牟痘衩畔奘保莞米畲笙喙刂刀杂Φ穆胂辔唬灾毓购蟮谋镜匚甭胄蛄薪屑觳庖哉页鲇虢邮招藕哦云氲穆胂辔唬� 本地伪码调整单元，用于在前N+1个相关值中的最大相关值不大于预设的捕获门限时，调整本地伪码发生器使生成的本地伪码序列与接收信号间产生码相位滑动。
全文摘要
本发明涉及卫星导航及通信领域，提供一种伪码重构方法，其特征在于包括如下步骤根据采样率fs、伪码速率fc和FFT长度2N，计算重构参数K；根据待搜索的码相位范围，按伪码速率生成本地伪码序列，并按如下方式对其进行重构用第2(i-1)+K个码片替代第2i个码片，其中i＝1,2,3,...，直到处理完整个伪码序列;S3)按采样率fs对重构后的本地伪码序列进行采样；S4)从步骤S3生成的采样信号中选择2N点信号，然后进行FFT运算；S5)将步骤S03和步骤S4的结果相乘并进行IFFT处理，然后得到2N个相关值，保留前N+1个相关值，丢弃后N-1个相关值；S6)若前N+1个相关值中最大相关值大于预设的捕获门限，则根据该最大相关值所对应的码相位M，对第M和M+K个码相位进行检测，以去除因重构导致的码相位�：�。本发明不仅适用于时分数据复用长码信号，而且具有运算量小、捕获速度快的优点，方法简单易行。
文档编号G01S19/30GK102798871SQ20121028556
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者李洪, 陆明泉 申请人:清华大学
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