基于相位差分匹配濾波的gnss系統(tǒng)比特同步方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于相位差分匹配濾波的GNSS系統(tǒng)比特同步方法，包括以下步驟：S1：天線接收衛(wèi)星信號(hào)并進(jìn)行頻率搬移和A/D采樣量化；S2：對(duì)數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行頻率跟蹤和碼跟蹤；S3：對(duì)跟蹤的I/Q兩路信號(hào)進(jìn)行積分和清零，得到1ms相關(guān)復(fù)信號(hào)數(shù)據(jù)Xi=Ii+Qi*j；S4：對(duì)Xi進(jìn)行同步處理，包括兩種方法：（1）對(duì)Xi求延遲共軛，并計(jì)算Zi=Xi*X*i-1；Zi與LocalCode進(jìn)行循環(huán)相關(guān)，計(jì)算Z′i；對(duì)Z′i進(jìn)行積分，得Vδ最小的即為比特邊界；（2）計(jì)算Zi=Xi*X*i-1；對(duì)Zi進(jìn)行積分，得Vδ與LocalCode進(jìn)行循環(huán)相關(guān)，相關(guān)結(jié)果中最大相關(guān)值即為比特邊界。本發(fā)明適用于大頻偏條件，對(duì)頻偏不敏感、計(jì)算量小，僅需要1路匹配濾波、1路非相關(guān)積分，資源和時(shí)間消耗少。
【專利說(shuō)明】基于相位差分匹配濾波的GNSS系統(tǒng)比特同步方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS)，特別涉及一種基于相位差分匹配濾波的 GNSS系統(tǒng)比特同步方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS)的接收信號(hào)，為了解調(diào)出導(dǎo)航電文和組裝偽距測(cè)量 值，必須從接收信號(hào)中找到數(shù)據(jù)比特邊界，即進(jìn)行比特同步。常見(jiàn)的比特同步的方法有直方 圖法、基于相位差分法、似然估計(jì)和似然估計(jì)匹配濾波等比特同步方法。這方法的優(yōu)點(diǎn)和缺 點(diǎn)分別為：
[0003] (1)直方圖法計(jì)算簡(jiǎn)單但不適用于大頻偏或弱信號(hào)環(huán)境，因此不適合計(jì)算存在二 次編碼的信號(hào)；
[0004] (2)相位差分法對(duì)頻偏不敏感，適用于大頻偏條件，不適用于弱信號(hào)環(huán)境和存在二 次編碼的信號(hào)計(jì)算；
[0005] (3)似然估計(jì)法在理想無(wú)頻偏情況下，對(duì)頻率偏敏感，適用于弱信號(hào)條件和存在二 次編碼的信號(hào)，但不適用于大頻偏條件；而且，雖然適合弱信號(hào)場(chǎng)景，但實(shí)際情況下，弱信號(hào) 場(chǎng)景下頻偏修正不準(zhǔn)確，并且要求估計(jì)頻偏越準(zhǔn)確，則要積分時(shí)間越長(zhǎng)，那么在高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景 下，這個(gè)積分時(shí)間和高動(dòng)態(tài)是矛盾的，且計(jì)算復(fù)雜度高。
[0006] (4)似然估計(jì)匹配濾波在理想無(wú)頻偏情況下，適用于弱信號(hào)條件和存在二次編碼 的信號(hào)，對(duì)頻率偏敏感，不適用于大頻偏條件，但是需要20路匹配濾波和20路頻率修正，計(jì) 算復(fù)雜度高。
[0007] 因此，需要找到一種具有適用于大頻偏條件，對(duì)頻偏不敏感并且計(jì)算量小等特點(diǎn) 的，適合存在二次編碼的信號(hào)計(jì)算的比特同步方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于大頻偏條件，對(duì)頻偏不 敏感、計(jì)算量小，僅需要1路匹配濾波、1路非相關(guān)積分，不需要單獨(dú)的頻率修正，資源和時(shí) 間消耗少的基于相位差分匹配濾波的GNSS系統(tǒng)比特同步方法。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：基于相位差分匹配濾波的GNSS系 統(tǒng)比特同步方法，它包括以下步驟：
[0010] S1 :天線接收衛(wèi)星信號(hào)，并將接收到的信號(hào)傳送至射頻前端進(jìn)行頻率搬移，亦即將 接收下來(lái)的衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號(hào)，并進(jìn)行A/D采樣量化；
[0011] S2 :對(duì)采樣量化后的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行頻率跟蹤和碼跟蹤；
[0012] S3 :對(duì)跟蹤的I/Q兩路信號(hào)進(jìn)行積分和清零，得到相關(guān)器輸出的1ms相關(guān)復(fù)信號(hào)數(shù) 據(jù) Xfli+Qi*」；
[0013] S4 :對(duì)復(fù)信號(hào)數(shù)據(jù)\進(jìn)行同步處理，同步計(jì)算包括方案A和方案B兩種方案，所述 的方案A包括以下子步驟：
[0014] S4101 :對(duì)復(fù)信號(hào)數(shù)據(jù)\求延遲共軛，得到X%，并計(jì)算？#^% ;
[0015] S4102 %與本地的特征組合碼LocalCode進(jìn)行循環(huán)相關(guān)，計(jì)算Z' i ;
[0016] S4103:對(duì)t 1進(jìn)行積分，得到結(jié)果為

【權(quán)利要求】
1. 基于相位差分匹配濾波的GNSS系統(tǒng)比特同步方法，其特征在于：它包括以下步驟： 51 :天線接收衛(wèi)星信號(hào)，并將接收到的信號(hào)傳送至射頻前端進(jìn)行頻率搬移，亦即將接收 下來(lái)的衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號(hào)，并進(jìn)行A/D采樣量化； 52 :對(duì)采樣量化后的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行頻率跟蹤和碼跟蹤； 53 :對(duì)跟蹤的I/Q兩路信號(hào)進(jìn)行積分和清零，得到相關(guān)器輸出的lms相關(guān)復(fù)信號(hào)數(shù)據(jù) Xi=ii+Qi*j; 54 :對(duì)復(fù)信號(hào)數(shù)據(jù)Xi進(jìn)行同步處理，同步計(jì)算包括方案A和方案B兩種方案，所述的方 案A包括以下子步驟： 54101 :對(duì)復(fù)信號(hào)數(shù)據(jù)\求延遲共軛，得到X%，并計(jì)算ZeXjXVi ; 54102 %與本地的特征組合碼LocalCode進(jìn)行循環(huán)相關(guān)，計(jì)算Z' i ; S4103:對(duì)Z' 1進(jìn)行積分，得到結(jié)果：
：式中S為〇?19的整數(shù)，表示比 特邊界的候選位置，q代表第幾次積分； 54104 :根據(jù)基帶自適應(yīng)檢測(cè)環(huán)境模塊輸出的M值，當(dāng)q〈M時(shí)，重復(fù)步驟S4103 ; 54105 :根據(jù)Vs計(jì)算比特邊界：VS最小值的候選位即為比特邊界； 所述的方案B包括以下子步驟：
54201 :與步驟S4101相同； 54202 :對(duì)Zi進(jìn)行積分，積分后的結(jié)果> 中S為〇?19的整數(shù)，表示 比特邊界的候選位置，q代表第幾次積分； 54203 :根據(jù)基帶自適應(yīng)檢測(cè)環(huán)境模塊輸出的M值，當(dāng)q〈M時(shí)，重復(fù)步驟S4202 ; 54204 :VS與本地的特征組合碼LocalCode進(jìn)行循環(huán)相關(guān)； 54205 :基于相關(guān)結(jié)果判定比特邊界：最大相關(guān)峰值即為比特邊界。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相位差分匹配濾波的GNSS系統(tǒng)比特同步方法，其特征在 于：所述的N代表對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航比特的長(zhǎng)度，GPS和ME0衛(wèi)星的N值為20, GE0衛(wèi)星的N值為 2, M代表非相關(guān)累積積分次數(shù)，即多少個(gè)N。
【文檔編號(hào)】G01S19/35GK104280751SQ201310284510
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】唐德宇, 楊洪強(qiáng), 鄭培, 陳永剛, 何小勇, 曾毅 申請(qǐng)人:成都國(guó)騰電子技術(shù)股份有限公司