專利名稱：一種任意時刻p碼發(fā)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體指的是一種任意時刻P碼發(fā)生方法。
背景技術(shù)：
在導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，用戶接收到導(dǎo)航衛(wèi)星廣播的信號中包含有3種信號:數(shù)據(jù)碼(或稱D碼，亦稱為基帶信號)、測距碼(C/A碼，P碼或Y碼)和載波信號(LI和L2)。數(shù)據(jù)碼(D碼)中包含有多種與導(dǎo)航有關(guān)的信息，如:衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘鐘差修正參數(shù)、測距時間標(biāo)志及大氣折射修正參數(shù)及由C/A碼捕獲P碼等其他導(dǎo)航信息，稱為導(dǎo)航電文。導(dǎo)航信號是將導(dǎo)航電文對應(yīng)的二進制碼序列經(jīng)過偽隨機碼擴頻，再對L波段的載波進行雙相調(diào)制(BPSK)而形成的信號。導(dǎo)航接收機要得到導(dǎo)航電文的信息，必須對導(dǎo)航信號進行正確的解擴，也就是必須保證本地參考信號與接收信號之間的同步。目前，GPS衛(wèi)星信號采用兩種擴頻偽碼序列，分別是用于標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)的C/A碼和用于精確定位服務(wù)的P碼。相比于C/A碼，P碼不僅定位精度高，且具有很強的抗干擾和反欺騙能力，

圖1為P碼產(chǎn)生的基本原理框圖。接收機利用衛(wèi)星發(fā)播的信號進行導(dǎo)航、定位和授時服務(wù)時，必須首先經(jīng)過捕獲和跟蹤過程，建立與衛(wèi)星信號的精確同步。P碼作為GPS接收機的軍用偽碼，具有很強的抗干擾和反欺騙性能，同時由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、周期長且碼速率快，使得對其進行直接捕獲困難。然而，為了滿足作戰(zhàn)環(huán)境的需要，對P碼進行直接捕獲是電子戰(zhàn)和導(dǎo)航戰(zhàn)環(huán)境下提出的新要求，保證當(dāng)C/A碼無法使用時軍用接收機仍能正常工作的有效手段。與通過C/A碼輔助P碼捕獲相比，直接捕獲具有更大的抗干擾和反電子欺騙容限。因此，為了提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的對抗能力，在C/A碼受到攻擊或關(guān)閉時的電子戰(zhàn)和導(dǎo)航戰(zhàn)等復(fù)雜環(huán)境中，實現(xiàn)P碼的快速直接捕獲成為必然趨勢。只能通過直接捕獲P碼以完成精確定位服務(wù)。對P碼進行快速直接捕獲時，用本地P碼發(fā)生器產(chǎn)生與衛(wèi)星信號相同的碼進行相關(guān)，進行P碼信號的捕獲，因此快速精確產(chǎn)生當(dāng)前時刻的本地P碼，可為實現(xiàn)長碼的快速捕獲與跟蹤提供條件，本分明即是基于上述思想提出快速實現(xiàn)任意時刻與任意衛(wèi)星的本地P碼信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提出一種任意時刻P碼發(fā)生方法，為P碼接收機的捕獲與跟蹤提供本地相關(guān)碼，通過計算與讀取相關(guān)的參數(shù)，實現(xiàn)任意時刻指定衛(wèi)星P碼的發(fā)生，解決P碼發(fā)生器快速實時發(fā)生的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:一種任意時刻P碼發(fā)生方法，所述任意時刻P碼發(fā)生方法包括如下步驟:步驟A，建立移位寄存器狀態(tài)表:在P碼發(fā)生器中，將X1A、X1B、X2A和X2B四路移位寄存器各自一個周期內(nèi)相位對應(yīng)的所有狀態(tài)值存儲為一個狀態(tài)表；該狀態(tài)表以寄存器相位為索引，存儲對應(yīng)的寄存器狀態(tài)值；步驟B，設(shè)置P碼發(fā)生器參數(shù):設(shè)置衛(wèi)星星號，及X1A、X1B、X2A和X2B四路移位寄存器的初始狀態(tài)；本步驟通過對時間輔助信息的解算得到移位寄存器的相位，由該相位作為索引，在預(yù)存儲的寄存器狀態(tài)表中讀取對應(yīng)狀態(tài)值，該步驟分為以下5個子步驟:步驟B-1，由于P碼發(fā)生周期為一周即七天，一周內(nèi)P碼的相位均與時間一一對應(yīng)，P碼發(fā)生器讀取本地時間信息，轉(zhuǎn)換成時間信息控制字，其中包含相對于GPS周起始的相對時間t及產(chǎn)生的碼元總數(shù)N;步驟B-2，X1、X2序列的相位計算:讀取時間信息控制字，計算X1、X2序列的相位；步驟B-3，移位寄存器周期數(shù)及相位計算:根據(jù)X1、X2序列的相位，對X1A、X1B、X2A和X2B四路移位寄存器的周期數(shù)與相位進行計算；步驟B-4，讀取移位寄存器狀態(tài):利用四路移位寄存器的相位，索引本地存儲的寄存器狀態(tài)表，讀取當(dāng)前相位對應(yīng)的各移位寄存器的狀態(tài)值；步驟B-5，設(shè)置移位寄存器狀態(tài):利用讀取的各移位寄存器狀態(tài)值，設(shè)置當(dāng)前移位寄存器的狀態(tài)；步驟C，產(chǎn)生Xl、X2序列:發(fā)出控制信號使四路移位寄存器X1A、X1B及X2A、X2B同時產(chǎn)生相應(yīng)的碼序列，將X1A、XlB移位寄存器輸出序列異或相加得到Xl序列，X2A、X2B移位寄存器輸出序列異或相加得到X2序列；步驟D，P碼序列產(chǎn)生:加載衛(wèi)星號，作為X2序列的延遲長度，將X2序列延遲得到Χ2 序列，Xl序列和X2i序列進行模二加運算，產(chǎn)生當(dāng)前時刻的P碼。所述步驟A中，四 路移位寄存器X1A、X1B、X2A和X2B，其特征多項式分別如下:ΧΙΑ: l+x6+x8+xn+x12 XlB: l+x1+x2+x5+x8+x9+x10+x11+x12X2A: l+x1+x3+x4+x5+x7+x8+x9+x10+x11+x12X2B: 1+χ2+χ3+χ4+χ8+χ9+χ12。所述步驟B-1中，所述時間信息控制字中，所述相對于GPS周起始的相對時間t及產(chǎn)生的碼元總數(shù)N，其計算方法如下:t=d*24*60*60+h*60*60+m*60+s+i/1000N = t*10.23*106其中，d為本周經(jīng)歷天數(shù)，h代表小時，m代表分鐘，s代表秒，i表示毫秒。所述步驟B-2中，所述X1、X2序列的相位計算，其計算公式如下:N_X1=N%15345000N_X2=N%15345037其中，N_X1、N_X1為X1、X2序列的當(dāng)前相位，％為取余數(shù)運算。所述步驟B-3中，移位寄存器相位計算，包括如下步驟:步驟B-3-1，移位寄存器周期數(shù)計算，其公式為:XlA_counter=int(Ν_Χ1/4092)XlB_counter=int(Ν_Χ1/4093)X2A_counter=int(N_X2/4092)X2B_counter=int(N_X2/4093)
XlA_counter>XlB_counter>X2A_counter>X2B_counter 分別為四路移位寄存器當(dāng)前的周期數(shù)，int(*)為取整運算；步驟B-3-2，移位寄存器相位計算，其公式為:
權(quán)利要求
1.一種任意時刻P碼發(fā)生方法，其特征在于，所述任意時刻P碼發(fā)生方法包括如下步驟: 步驟A，建立移位寄存器狀態(tài)表:在P碼發(fā)生器中，將ΧΙΑ、X1B、X2A和X2B四路移位寄存器各自一個周期內(nèi)相位對應(yīng)的所有狀態(tài)值存儲為一個狀態(tài)表；該狀態(tài)表以寄存器相位為索引，存儲對應(yīng)的寄存器狀態(tài)值； 步驟B，設(shè)置P碼發(fā)生器參數(shù):設(shè)置衛(wèi)星星號，及ΧΙΑ、X1B、X2A和X2B四路移位寄存器的初始狀態(tài)；本步驟通過對時間輔助信息的解算得到移位寄存器的相位，由該相位作為索弓丨，在預(yù)存儲的寄存器狀態(tài)表中讀取對應(yīng)狀態(tài)值，該步驟分為以下5個子步驟: 步驟B-1，由于P碼發(fā)生周期為一周即七天，一周內(nèi)P碼的相位均與時間一一對應(yīng)，P碼發(fā)生器讀取本地時間信息，轉(zhuǎn)換成時間信息控制字，其中包含相對于GPS周起始的相對時間t及產(chǎn)生的碼元總數(shù)N; 步驟B-2，X1、X2序列的相位計算:讀取時間信息控制字，計算X1、X2序列的相位；步驟B-3，移位寄存器周期數(shù)及相位計算:根據(jù)X1、X2序列的相位，對ΧΙΑ、X1B、X2A和X2B四路移位寄存器的周期數(shù)與相位進行計算； 步驟B-4，讀取移位寄存器狀態(tài):利用四路移位寄存器的相位，索引本地存儲的寄存器狀態(tài)表，讀取當(dāng)前相位對應(yīng)的各移位寄存器的狀態(tài)值； 步驟B-5，設(shè)置移位寄存器狀態(tài):利用讀取的各移位寄存器狀態(tài)值，設(shè)置當(dāng)前移位寄存器的狀態(tài)； 步驟C，產(chǎn)生 X1、X2序列:發(fā)出控制信號使四路移位寄存器X1A、X1B及X2A、X2B同時產(chǎn)生相應(yīng)的碼序列，將X1A、XlB移位寄存器輸出序列異或相加得到Xl序列，X2A、X2B移位寄存器輸出序列異或相加得到X2序列； 步驟D，P碼序列產(chǎn)生:加載衛(wèi)星號，作為X2序列的延遲長度，將X2序列延遲得到X2i序列，Xl序列和X2i序列進行模二加運算，產(chǎn)生當(dāng)前時刻的P碼。
2.如權(quán)利要求1所述的一種任意時刻P碼發(fā)生方法，其特征在于:所述步驟A中，四路移位寄存器ΧΙΑ、X1B、X2A和X2B，其特征多項式分別如下:Χ1Α:1+χ6+χ8+χη+χ12 XlB: l+xW+xbxW+xH+x12 X2A: l+x1+x3+x4+x5+x7+x8+x9+x10+x11+x12X2B:1+x2+x3+x4+x8+x9+x12。
3.如權(quán)利要求1所述的一種任意時刻P碼發(fā)生方法，其特征在于:所述步驟B-1中，所述時間信息控制字計算方法如下:t=d*24*60*60+h*60*60+m*60+s+i/1000N = t*10.23*106 其中，d為本周經(jīng)歷天數(shù)，h代表小時，m代表分鐘，s代表秒，i表示毫秒。
4.如權(quán)利要求1所述的一種任意時刻P碼發(fā)生方法，其特征在于:所述步驟B-2中，所述X1、X2序列的相位計算,其計算公式如下:N_X1=N%15345000N_X2=N%15345037 其中，N_X1、N_X1為X1、X2序列的當(dāng)前相位，%為取余數(shù)運算。
5.如權(quán)利要求4所述的一種任意時刻P碼發(fā)生方法，其特征在于:所述步驟B-3中，移位寄存器相位計算步驟如下: 步驟B-3-1，移位寄存器周期數(shù)計算，其公式為:
全文摘要
本發(fā)明提出一種任意時刻P碼發(fā)生方法，所述方法利用存儲器讀寫功能，通過自動產(chǎn)生相位值并進行存儲，增加時間信息接口以及實時控制信號，通過控制信號來產(chǎn)生各移位寄存器的相位值，進而通過相位作為索引地址直接讀取當(dāng)前相位對應(yīng)預(yù)存儲文件的寄存器狀態(tài)值，大大減少了原有算法的計算量，有效提高了P碼發(fā)生器的動態(tài)性能，為適應(yīng)高動態(tài)環(huán)境的接收機快速捕獲與跟蹤過程提供了一種新的、經(jīng)濟且易于工程實現(xiàn)的P碼發(fā)生的方法，具有很強的實際應(yīng)用價值。
文檔編號G01S19/30GK103152072SQ201310039560
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者徐昭, 李榮冰, 劉建業(yè), 曹進, 謝非, 王翌, 黃雋祎 申請人:南京航空航天大學(xué)