專利名稱：Gps衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GPS (全球定位系統(tǒng))定位導(dǎo)航領(lǐng)域，更具體的是指一種 用于GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航接收機(jī)的對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行高靈敏度捕獲的方法及其使用 的裝置。
背景技術(shù)：
GPS系統(tǒng)是一個(gè)已經(jīng)完全成熟和全運(yùn)行的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)在全球的 覆蓋范圍內(nèi)提供定位功能服務(wù)，各地的用戶可以通過(guò)GPS信號(hào)接收機(jī)來(lái)獲得連 續(xù)而又準(zhǔn)確的三維位置信息和時(shí)間信息以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。隨著GPS系統(tǒng)的推 廣與發(fā)展，GPS定位功能被廣泛的應(yīng)用于軍用和民用的各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)依據(jù)GPS 定位導(dǎo)航的優(yōu)勢(shì)，GPS定位系統(tǒng)在海上、陸地和空中等應(yīng)用也無(wú)處不在。隨著 民用領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展，PDA,導(dǎo)航手機(jī)，手持定位設(shè)備等個(gè)人用戶產(chǎn)品的蓬勃發(fā) 展，GPS定位系統(tǒng)前景更加廣闊。同時(shí)，隨著GPS系統(tǒng)向著更廣的領(lǐng)域的發(fā)展， 對(duì)GPS接收機(jī)的性能也提出了更高的要求。
標(biāo)準(zhǔn)的GPS系統(tǒng)包含在太空中的處于6個(gè)軌道的24顆衛(wèi)星組成，每個(gè)軌道 平面有4顆。多軌道的GPS衛(wèi)星的分布確保了在地球的任何位置都可見(jiàn)空中的 4 - 11顆GPS衛(wèi)星。地面用戶通過(guò)GPS信號(hào)接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行搜索和 捕獲，在成功捕獲超過(guò)3顆GPS衛(wèi)星信號(hào)后，正確的解調(diào)出GPS衛(wèi)星信號(hào)的承 載導(dǎo)航電文，根據(jù)電文信息完成用戶位置的計(jì)算。
因此，對(duì)于GPS接收機(jī)而言，搜索并成功捕獲到GPS衛(wèi)星信號(hào)是其最基本 也是最重要的功能。GPS接收機(jī)對(duì)于GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲取決于多種因素，包 括用戶接收機(jī)所在天空的GPS衛(wèi)星分布情況，GPS衛(wèi)星的工作狀況，天氣因素， 大氣影響以及最重要的是用戶所處地理環(huán)境等諸多因素。在惡劣大氣條件下以 及用戶處于惡劣接收環(huán)境下，如山地，城市峽谷，室內(nèi)甚至是地下等環(huán)境，用 戶所能接收到的GPS衛(wèi)星信號(hào)將會(huì)非常的微弱，甚至完全湮沒(méi)在環(huán)境噪聲中， 此時(shí)使用高靈敏度GPS衛(wèi)星接收機(jī)對(duì)GPS信號(hào)成功捕獲直接決定了 GPS接收機(jī)的定位功能。
目前，GPS接收機(jī)的高靈敏度捕獲功能是GPS定位系統(tǒng)中最為核心和最大 的技術(shù)瓶頸之一，通過(guò)使用高靈敏度捕獲算法可極大改善GPS接收機(jī)對(duì)于微弱 的GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲，從而直接提高GPS接收機(jī)的定位功能。
GPS衛(wèi)星信號(hào)是一種擴(kuò)頻信號(hào)，在民用GPS衛(wèi)星信號(hào)中使用了 C/A碼擴(kuò)頻 技術(shù)。GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲的基本過(guò)程是使用本地產(chǎn)生的復(fù)現(xiàn)C/A信號(hào)與接收到 的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行相干積分操作即相關(guān)操作，根據(jù)相干積分計(jì)算的結(jié)果判斷是否 捕獲到GPS衛(wèi)星。相干積分時(shí)間較短，因此獲得的GPS信號(hào)也較弱，相應(yīng)的捕 獲靈敏度也較低。增加積分的時(shí)間長(zhǎng)度，使用非相干積分操作，非相干積分時(shí) 間越長(zhǎng)，獲得的GPS衛(wèi)星信號(hào)的能量就越強(qiáng)，噪聲抑制就越有效果，從而捕獲 GPS衛(wèi)星信號(hào)的靈敏度也就越高。但由于GPS信號(hào)的特點(diǎn)，即擴(kuò)頻碼C/A碼的 周期為1毫秒，同時(shí)GPS的電文數(shù)據(jù)周期為20毫秒，在電文數(shù)據(jù)的邊界有可能 發(fā)生數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)，從而使非相干積分的效果變差，影響系統(tǒng)捕獲的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種用于GPS接收
機(jī)中能夠高靈敏度捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)的方法。
本發(fā)明的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法是根據(jù)GPS衛(wèi)星信號(hào)電文的特性，對(duì)所要
捕獲的GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行分組預(yù)測(cè)，并根據(jù)不同的預(yù)測(cè)方式進(jìn)行非相干積分操
作，根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的非相干積分操作的結(jié)果，判斷得到GPS衛(wèi)星的捕獲結(jié)果，實(shí)
現(xiàn)在GPS衛(wèi)星信號(hào)微弱情況下的捕獲操作。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法目的具體技術(shù)方案如下 一種GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于包括以下步驟 第一步驟，GPS接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行釆集和重釆樣操作； 第二步驟，GPS接收機(jī)對(duì)所獲得GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界和電文預(yù)測(cè)； 第三步驟，GPS接收機(jī)根據(jù)上述所預(yù)測(cè)的邊界位置和電文進(jìn)行非相干積分
的分組設(shè)定；
第四步驟，GPS接收機(jī)按上述完成的非相干積分分組的設(shè)定方式，分別進(jìn) 行非相干積分的運(yùn)算4喿作；第五步驟，GPS接收機(jī)根據(jù)分組的非相干積分的運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)行判定GPS 衛(wèi)星信號(hào)的捕獲結(jié)果，直到完成捕獲。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種為實(shí)現(xiàn)上述方法的一種GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲 裝置。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明裝置目的的具體技術(shù)方案如下
一種GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲裝置，其特征在于包括以下模塊
GPS衛(wèi)星射頻信號(hào)處理模塊，用于將接收到為GPS衛(wèi)星信號(hào)處理為系統(tǒng)可
用的數(shù)字中頻信號(hào)；
與上述GPS衛(wèi)星射頻信號(hào)處理模塊連接的GPS數(shù)字信號(hào)收集和重采樣才莫塊，
用于獲取待捕獲的GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)，并可對(duì)捕獲的GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)
據(jù)格式及類型轉(zhuǎn)換和重采樣，以用于后續(xù)的相干積分和非相干積分4喿作；
與上述GPS數(shù)字信號(hào)收集和重采樣模塊連接的相干積分器，用于執(zhí)行相干
積分操作；
與上述相干積分器連接的非相干積分器，應(yīng)用執(zhí)行非相干積分4喿作；
本地C/A碼序列復(fù)現(xiàn)模塊，與上述相干積分器連接，用于產(chǎn)生本地復(fù)現(xiàn)的 C/A碼序列，進(jìn)行相干積分和非相干積分操作；
結(jié)果輸出模塊，其輸入、輸出端分別與上述非相干積分器與相干積分器連 接，用于計(jì)算積分結(jié)果，以判斷GPS衛(wèi)星捕獲，并輸出捕獲操作結(jié)果的模塊。
本發(fā)明的有益效果 ，
本發(fā)明的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法是利用GPS衛(wèi)星信號(hào)電文的特性，操作直 觀有效，對(duì)于GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲靈敏度有極大的提高，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需求與 應(yīng)用場(chǎng)景，可靈活組配其應(yīng)用方式，獲得在運(yùn)算量與捕獲靈敏度之間的均衡。 同時(shí)該方法基于分組積分的算法原理，不局限于具體的實(shí)現(xiàn)設(shè)備，方便在不同 的平臺(tái)間進(jìn)行移植，具有廣泛的可操作性。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明方法的流程圖。圖2為GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明方法中的預(yù)測(cè)分組圖。
圖4為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法及裝置的具體實(shí)施方式
進(jìn) 4亍詳細(xì)i兌明。
參見(jiàn)圖2，圖2為GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)圖，圖2中揭示了 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文數(shù)據(jù)X 與GPS的C/A碼序列(調(diào)制的擴(kuò)頻碼C/A) Y的調(diào)制關(guān)系。每個(gè)GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電 文數(shù)據(jù)位的長(zhǎng)度為20毫秒，包含的可能數(shù)據(jù)為1或-1。每個(gè)GPS的C/A碼序 列周期為1毫秒，因此，在一個(gè)20毫秒導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)位內(nèi)，共有20個(gè)周期完 整的C/A碼序列。圖2中的Z為位邊界相位翻轉(zhuǎn)。
在一個(gè)C/A碼序列周期內(nèi)的相關(guān)操作為相干積分操作。在超過(guò)一個(gè)C/A碼
果。在同一導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)位內(nèi)，非相干積分的效果是疊加的，等效濾波，有效 抑制了信號(hào)中的噪聲，從而提高GPS信號(hào)的檢測(cè)率，繼而提高GPS接收機(jī)的捕 獲靈敏度，但由于GPS衛(wèi)星信號(hào)采取的是模2加的調(diào)制方式，在兩個(gè)導(dǎo)航電文 位的邊界，信號(hào)會(huì)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)(圖2中的位邊界相位翻轉(zhuǎn)Z),當(dāng)在位邊界附近進(jìn) 行非相干積分，反而會(huì)使l:果變差，抑制了正常的GPS數(shù)據(jù)信號(hào)，降低了捕獲 靈敏度，本發(fā)明所述方法即是解決位邊界帶來(lái)的捕獲靈敏度的下降。
參見(jiàn)圖1,圖1為本發(fā)明GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法的流程圖，包括以下步驟。 Sll、 S12, GPS接收機(jī)在捕獲裝置進(jìn)行初始化后，先對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行 釆集和重采樣操作，以用于后續(xù)的相關(guān)操作。
所述GPS接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的收集和重采樣時(shí)，根據(jù)采用GPS衛(wèi)星信 號(hào)捕獲裝置的特點(diǎn)以及裝置的運(yùn)算能力，可釆用相應(yīng)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和各種采樣方 式。GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲裝置特點(diǎn)和運(yùn)算能力是指在實(shí)現(xiàn)相干和非相干積分運(yùn)算 的時(shí)候，有多種實(shí)現(xiàn)方式，如線性相關(guān)和循環(huán)相關(guān)，線性相關(guān)一般用乘累加器(積 分器)實(shí)現(xiàn)，循環(huán)相關(guān)一般用FFT實(shí)現(xiàn)。運(yùn)算能力在線性相關(guān)時(shí)指積分器的數(shù) 量和運(yùn)算頻率，循環(huán)相關(guān)時(shí)指FFT的點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镚PS信號(hào)是實(shí)時(shí)的，相關(guān)操作又很消耗時(shí)間，所以采用的用以計(jì)算的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度必須是在采用的運(yùn)算單元的運(yùn) 算能力以內(nèi)的。同時(shí)采樣方式一般決定單位時(shí)間內(nèi)的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)和數(shù)據(jù)的位寬， 這些都受到所采用的運(yùn)算單元的制約。
S13，接著對(duì)所獲得GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界和電文預(yù)測(cè)，根據(jù)GPS信號(hào) 特性和采樣數(shù)據(jù)長(zhǎng)度進(jìn)行電文數(shù)據(jù)的邊界和數(shù)值預(yù)測(cè)。
在該步驟中，GPS接收機(jī)在對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，根據(jù)GPS電文信 息的M毫秒周期的特點(diǎn)以及l(fā)毫秒C/A碼周期的特性，按需求的預(yù)測(cè)時(shí)間的長(zhǎng) 度進(jìn)行。所述按需求的預(yù)測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)度進(jìn)行是指本發(fā)明所述的方法中，根據(jù)用 于計(jì)算的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，性能是規(guī)律性增長(zhǎng)的，理論上長(zhǎng)度每增加一倍，捕獲的 靈敏度增加3dB (實(shí)際由于噪聲的非理想化，是達(dá)不到的)，這樣增加數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 是可以達(dá)到GPS信號(hào)的理論極限，但一般的應(yīng)用場(chǎng)合不會(huì)有這樣的需求，同時(shí)， 隨著長(zhǎng)度的增加，整體的運(yùn)算量為指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，因此在實(shí)際操作時(shí)，要根據(jù) 實(shí)際的捕獲靈敏度的需求以及捕獲裝置的計(jì)算能力來(lái)決定數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。
S14,根據(jù)上述S13步驟中所預(yù)測(cè)的邊界位置和電文進(jìn)行非相干積分的分組 設(shè)定。
S15，按上述S14步驟中完成的非相干積分分組的設(shè)定方式，分別進(jìn)行非相 干積分的運(yùn)算操作。
516, 根據(jù)分組的非相干積分的運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)行判定GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕荻結(jié) 果，如果沒(méi)有完成捕獲過(guò)程，流程回到上述S12。
517, 直到完成捕獲過(guò)程。
參見(jiàn)圖3,圖3為本發(fā)明方法中的預(yù)測(cè)分組圖，如圖3所示，該圖為本發(fā) 明所述方法的S14、 S15步驟中，GPS信號(hào)數(shù)據(jù)的邊界預(yù)測(cè)和非相干積分分組設(shè) 定具體操作執(zhí)行的詳細(xì)示例說(shuō)明。
為使圖例說(shuō)明更加清晰，圖3中所示操作只是本發(fā)明所述方法的一種具體 應(yīng)用，并不限定本發(fā)明所述方法的應(yīng)用范圍和方式。
圖3中所示為所述GPS接收機(jī)系統(tǒng)在對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，根據(jù)GPS 電文信息的20毫秒周期的特點(diǎn)以及1毫秒C/A碼周期的特性，按需求的預(yù)測(cè)時(shí) 間的長(zhǎng)度進(jìn)行。即，圖3所示為一個(gè)20毫秒的GPS信號(hào)數(shù)據(jù)的捕獲操作，GPS 衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)的周期長(zhǎng)度為20毫秒，因此，在一個(gè)20毫秒的采樣數(shù)據(jù)內(nèi)，存在一個(gè)數(shù)據(jù)邊界。C/A碼序列的周期為1毫秒，分別對(duì)每個(gè)毫秒的 數(shù)據(jù)做邊界預(yù)測(cè)，這里采用常用的1毫秒的相干積分，在一個(gè)20毫秒數(shù)據(jù)段內(nèi)， 就有20組1毫秒的相干積分操作，而數(shù)據(jù)邊界(圖3中的P)可能出現(xiàn)在這20 組相干積分之間的任意位置，因此這段數(shù)據(jù)中存在20種數(shù)據(jù)邊界可能。同時(shí)， 由于每個(gè)GPS信號(hào)的數(shù)據(jù)位包含兩種數(shù)據(jù)形式1和-1,因此在這20種每個(gè)可 能的數(shù)據(jù)邊界前后兩側(cè)，都有4種數(shù)據(jù)組合(1， 1 ), (1, - 1 )， ( - 1， 1 )，(-1， -1)，共80種組合，實(shí)際的計(jì)算中，由于數(shù)據(jù)的對(duì)稱性，即(l， l)和(-1， -l)組合互為等效，因此實(shí)際共有40種組合方式。按這40種組合方式進(jìn) 行分組設(shè)定，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行非相干積分操作，通過(guò)捕獲判定模塊對(duì)分組的非相干 積分結(jié)果進(jìn)行判定，在獲得的40組數(shù)據(jù)中，選糾目關(guān)值最大的一組，作為輸出 捕獲操作的結(jié)果，完成捕獲操作。
在實(shí)際^乘作中，處理數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，相干積分的長(zhǎng)度，非相干積分的長(zhǎng)度， 數(shù)據(jù)位判定的方向都可跟據(jù)系統(tǒng)對(duì)捕獲靈敏度的要求和運(yùn)算量的限制進(jìn)行選擇 和設(shè)置，并不限定本發(fā)明所述方法的操作和應(yīng)用。
根據(jù)上述描述，本發(fā)明的GPS接收機(jī)進(jìn)行S13、 S14步驟D1非相干積分分 組的步驟還包括
(1) 根據(jù)需求設(shè)定分組最小時(shí)間單位，此最小時(shí)間單位也是進(jìn)行相干積分操 作的最小時(shí)間單位，在每個(gè)最小時(shí)間單位下進(jìn)行相干積分才喿作。
(2) 根據(jù)需求設(shè)定進(jìn)行分組的時(shí)間總長(zhǎng)度，此時(shí)間總長(zhǎng)度也是進(jìn)行非相干積 分操作的時(shí)間總長(zhǎng)度，根據(jù)此長(zhǎng)度也決定了非相干積分獲得的GPS接收機(jī)靈敏 度增益以及GPS接收機(jī)的GPS信號(hào)檢測(cè)范圍。所述根據(jù)該時(shí)間總長(zhǎng)度決定了非 相干積分獲得的GPS接收機(jī)靈敏度增益以及GPS接收機(jī)的GPS信號(hào)檢測(cè)范圍， 是擴(kuò)頻通訊的基本原理，即積分長(zhǎng)度增加一倍，靈敏度增益提高3dB，檢測(cè)范 圍是指檢測(cè)的GPS信號(hào)的頻率范圍，實(shí)際就是積分器的帶寬，公式是f-l/2t, 所以當(dāng)積分長(zhǎng)度增加一倍時(shí)，檢測(cè)范圍減少一半。
(3) 根據(jù)需求設(shè)定分組的非相關(guān)積分的時(shí)間長(zhǎng)度，在設(shè)定的分組最小時(shí)間單 位和分組時(shí)間總長(zhǎng)度情況下，分組的非相關(guān)積分的時(shí)間長(zhǎng)度決定了所述GPS接 收機(jī)系統(tǒng)在GPS衛(wèi)星捕獲過(guò)程中總的積分運(yùn)算量。所述才艮據(jù)該非相關(guān)積分的時(shí) 間長(zhǎng)度決定了所述GPS接收機(jī)系統(tǒng)在GPS衛(wèi)星捕獲過(guò)程中總的積分運(yùn)算量是指，最小時(shí)間單位是指一次積分操作的最小長(zhǎng)度，分組總長(zhǎng)度是指總的需要計(jì)算的 長(zhǎng)度，分組長(zhǎng)度是值每計(jì)算一次的長(zhǎng)度，即按分組長(zhǎng)度對(duì)總長(zhǎng)度分組，每組內(nèi) 進(jìn)行一次最小長(zhǎng)度的積分運(yùn)算。例如，當(dāng)使用循環(huán)相關(guān)實(shí)現(xiàn)積分操作時(shí)，假定
使用的是4096點(diǎn)的FFT,當(dāng)最小時(shí)間單位設(shè)為1毫秒時(shí)，每毫秒需要一個(gè)4096 點(diǎn)的FFT操作，總長(zhǎng)度為20毫秒時(shí)，當(dāng)分組長(zhǎng)度等于最小時(shí)間單位即1毫秒時(shí)， 就需要20x4096點(diǎn)的FFT才乘作，當(dāng)分組的長(zhǎng)度等于兩倍最小時(shí)間單位即2毫秒 時(shí)，就只需要10x4096點(diǎn)的FFT操作，以此類推。
所述GPS接收機(jī)在非相干積分步驟時(shí)，根據(jù)上述步驟設(shè)置的分組積分的長(zhǎng) 度特征值，分別進(jìn)行非相干積分操作，根據(jù)各組的非相干積分結(jié)果，判定GPS 衛(wèi)星的捕獲狀況。同時(shí)根據(jù)非相干積分結(jié)果可判斷出所捕獲衛(wèi)星的導(dǎo)航電文的 位邊界，提高捕獲精度。
上述方法中，所述相干積分和非相干積分的時(shí)間單位可以是C/A碼周期的 整數(shù)倍和非整數(shù)倍。
上述方法中，所述捕獲需求可以根據(jù)用戶自行設(shè)定，也可以是捕獲操作中 自動(dòng)設(shè)定的需求值。
上述方法中，所述相干積分和非相干積分揭:作可采用線性相干積分，循環(huán) 相關(guān)積分操作等各種一般意義的積分操作。
另外參見(jiàn)圖4，圖4本發(fā)明GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示， 該圖示為本發(fā)明提供的通過(guò)分組非相干積分操作獲得高靈敏度捕獲性能的裝 置，包括
GPS衛(wèi)星射頻信號(hào)處理模塊41，用于將接收到為GPS衛(wèi)星信號(hào)處理為系統(tǒng) 可用的數(shù)字中頻信號(hào)。
與上述GPS衛(wèi)星射頻信號(hào)處理模塊41連接的GPS數(shù)字信號(hào)收集和重采樣模 塊42，用于獲取待捕獲的GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)，并可對(duì)捕獲的GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù) 進(jìn)行數(shù)據(jù)格式及類型轉(zhuǎn)換和重釆樣，以用于后續(xù)的相干積分和非相干積分操作。
與上述GPS數(shù)字信號(hào)收集和重采樣模塊42連接的相干積分器43，用于執(zhí) 行相干積分操作。
與上述相干積分器43連接的非相干積 器44,應(yīng)用執(zhí)行非相干積分操作。 本地C/A碼序列復(fù)現(xiàn)模塊45，與上述相干積分器43連接，用于產(chǎn)生本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼序列，進(jìn)行相干積分和非相干積分操作。
結(jié)果輸出模塊46，輸入、輸出端分別與上述非相干積分器44與相干積分 器43連接，用于計(jì)算積分結(jié)果以判斷GPS衛(wèi)星捕獲和虛警狀況以及判斷捕獲的 GPS衛(wèi)星信號(hào)導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)位邊界的數(shù)據(jù)進(jìn)行判定，輸出捕獲操作結(jié)果的模塊。
上述裝置中，相干積分器43、非相干積分器44采用線性相關(guān)器算法或循 環(huán)相關(guān)器算法，同時(shí)可以由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以由軟件實(shí)現(xiàn)。硬件實(shí)現(xiàn)的方式包 括采用專用的乘累加操作單元或硬件快速傅里葉變換硬件單元實(shí)現(xiàn)。軟件實(shí)現(xiàn) 的方式可采用通用的編程語(yǔ)言或是專用的數(shù)字信號(hào)處理器的開(kāi)發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上介紹是基于本發(fā)明的一個(gè) 具體實(shí)施例，其中的數(shù)據(jù)位預(yù)測(cè)和非相干積分分組預(yù)測(cè)的細(xì)則，如數(shù)據(jù)長(zhǎng)度， 相干積分和非相干積分的長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際捕獲靈敏度的需求采用不同的設(shè)定方 式，并不限定于具體的數(shù)值和長(zhǎng)度。采用同種方式應(yīng)用于不同實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中，高 靈敏度的捕獲方式不超出本發(fā)明的提供以及保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于包括以下步驟第一步驟，GPS接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行采集和重采樣操作；第二步驟，GPS接收機(jī)對(duì)所獲得GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界和電文預(yù)測(cè)；第三步驟，GPS接收機(jī)根據(jù)上述所預(yù)測(cè)的邊界位置和電文進(jìn)行非相干積分的分組設(shè)定；第四步驟，GPS接收機(jī)按上述完成的非相干積分分組的設(shè)定方式，分別進(jìn)行非相干積分的運(yùn)算操作；第五步驟，GPS接收機(jī)根據(jù)分組的非相干積分的運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)行判定GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲結(jié)果，直到完成捕獲。
2、 如權(quán)利要求1所述的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于 所述第一步驟中，GPS接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的收集和重采樣時(shí)，是根據(jù)采用GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲裝置實(shí)現(xiàn)相干和非相干積分運(yùn)算時(shí)候采用的實(shí)現(xiàn)方式以 及運(yùn)算能力，采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和采樣方式，所述運(yùn)算能力是在線性相關(guān)時(shí) 指積分器的數(shù)量和運(yùn)算頻率，在循環(huán)相關(guān)時(shí)指FFT的點(diǎn)數(shù)。
3、 如權(quán)利要求1所述的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于 所述第二步驟中，GPS接收機(jī)在對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，根據(jù)GPS電文信息的20毫秒周期的特點(diǎn)以及l(fā)毫秒C/A碼周期的特性，按需求的預(yù)測(cè)時(shí)間 的長(zhǎng)度進(jìn)行。
4、 如權(quán)利要求1所述的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于 所述第三、四步驟中，GPS接收機(jī)進(jìn)行非相干積分分組及分別進(jìn)行非相干積分的運(yùn)算操作的步驟還包括(1) 根據(jù)需求設(shè)定分組最小時(shí)間單位，該最小時(shí)間單位也是進(jìn)行相干積分操 作的最小時(shí)間單位，在每個(gè)最小時(shí)間單位下進(jìn)行相干積分操作；(2) 根據(jù)需求設(shè)定進(jìn)行分組的時(shí)間總長(zhǎng)度，該時(shí)間總長(zhǎng)度也是進(jìn)行非相干積 分操作的時(shí)間總長(zhǎng)度，根據(jù)該時(shí)間總長(zhǎng)度也決定了非相干積分獲得的GPS接收 機(jī)靈敏度增益以及GPS接收機(jī)的GPS信號(hào)^r測(cè)范圍；(3) 根據(jù)需求設(shè)定分組的非相關(guān)積分的時(shí)間長(zhǎng)度，在設(shè)定的分組最小時(shí)間單位和分組時(shí)間總長(zhǎng)度情況下，分組的非相關(guān)積分的時(shí)間長(zhǎng)度決定了所述GPS接 收機(jī)系統(tǒng)在GPS衛(wèi)星捕獲過(guò)程中總的積分運(yùn)算量。
5、 如權(quán)利要求1所述的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于 所述所述第五步驟中，GPS接收機(jī)根據(jù)各組的非相干積分結(jié)果，判定GPS衛(wèi)星的捕獲狀況的同時(shí)根據(jù)非相干積分結(jié)果判斷出所捕獲衛(wèi)星的導(dǎo)航電文的位 邊界，提高捕獲精度。
6、 如權(quán)利要求4所述的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于 所述相干積分和非相干積分的時(shí)間長(zhǎng)度單位是C/A碼周期的整數(shù)倍或是非整數(shù)倍。
7、 如權(quán)利要求4所述的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于 所述相干積分與非相干積分操作是采用線性相干積分，或是采用循環(huán)相關(guān)積分操作。
8、 一種GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲裝置，其特征在于包括以下;f莫塊GPS衛(wèi)星射頻信號(hào)處理模塊，用于將接收到為GPS衛(wèi)星信號(hào)處理為系統(tǒng)可 用的數(shù)字中頻信號(hào)；與上述GPS衛(wèi)星射頻信號(hào)處理模塊連接的GPS數(shù)字信號(hào)收集和重采樣模塊， 用于獲取待捕獲的GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)，并可對(duì)捕獲的GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù) 據(jù)格式及類型轉(zhuǎn)換和重采樣，以用于后續(xù)的相干積分和非相千積分操作；與上述GPS數(shù)字信號(hào)收集和重釆樣模塊連接的相干積分器，用于執(zhí)行相干 積分操作；與上述相干積分器連接的非相干積分器，應(yīng)用執(zhí)行非相干積分操作； 本地C/A碼序列復(fù)現(xiàn)模塊，與上述相干積分器連接，用于產(chǎn)生本地復(fù)現(xiàn)的C/A碼序列，進(jìn)行相干積分和非相干積分操作；結(jié)果輸出模塊，其輸入、輸出端分別與上述非相干積分器與相干積分器連接，用于計(jì)算積分結(jié)果，以判斷GPS衛(wèi)星捕獲，并輸出捕獲操作結(jié)果的模塊。
全文摘要
一種GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法及裝置。所述方法包括以下步驟GPS接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行采集和重采樣操作；GPS接收機(jī)對(duì)所獲得GPS衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界和電文預(yù)測(cè)；GPS接收機(jī)根據(jù)上述所預(yù)測(cè)的邊界位置和電文進(jìn)行非相干積分的分組設(shè)定；GPS接收機(jī)按上述完成的非相干積分分組的設(shè)定方式，分別進(jìn)行非相干積分的運(yùn)算操作；GPS接收機(jī)根據(jù)分組的非相干積分的運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)行判定GPS衛(wèi)星信號(hào)的捕獲結(jié)果，直到完成捕獲。通過(guò)本發(fā)明的操作，可以有效提高GPS衛(wèi)星捕獲時(shí)的信號(hào)積分長(zhǎng)度，并可跨GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)操作，極大地增加了GPS信號(hào)接收機(jī)的捕獲靈敏度及弱信號(hào)下的檢測(cè)能力。另外，根據(jù)該方法本發(fā)明還提供了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)裝置。
文檔編號(hào)G01S5/02GK101614805SQ200810039759
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者劉春暉, 張正榮, 李興仁, 林錦麟, 金榮偉, 謙 陳 申請(qǐng)人:上海盈方微電子有限公司