專利名稱：基于偽碼重構的偽碼捕獲方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航及通信領域，尤其涉及一種基于偽碼重構的偽碼捕獲方法。
背景技術：
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，包括GPS、GAL I LEO, GLONASS、COMPASS等，均通過擴頻序列來對信號進行擴頻，為用戶提供偽距信息和數(shù)據(jù)信息，進而為用戶提供定位服務。擴頻技術中，一種是采用傳統(tǒng)的長周期擴頻序列(簡稱長碼)對信號進行擴頻、加密，例如GPS P (Y)碼信號，其采用逐碼片數(shù)據(jù)調(diào)制方式即導航電文會調(diào)制每個偽碼碼片，這使得P(Y)碼信號的捕獲、跟蹤等性能受到了限制。另一種是采用時分數(shù)據(jù)復用長碼信號，由于導航電文僅調(diào)制偽碼序列的奇碼片而不調(diào)制偶碼片，可通過長時預檢測積分獲得更好的捕獲、跟蹤性能，以進一步提聞系統(tǒng)的抗干擾能力。對偽碼進行捕獲是導航系統(tǒng)工作的前提條件。只有完成了偽碼捕獲才能在接收端 與發(fā)射端建立同步，才能在接收端實現(xiàn)偽距測量，進而為用戶提供定位服務?，F(xiàn)有技術中，常用的偽碼捕獲方法有分段補零算法(主要原理如圖I所示)、擴展復制重疊捕獲搜索技術(XFAST, Extended replica Folding Acquisition Search Technique)(主要原理如圖 2所示)、奇偶碼片觸發(fā)開關偽碼捕獲方法，其中分段補零算法、XFAST是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中針對以GPS P(Y)碼為代表的傳統(tǒng)長碼信號(即未使用時分數(shù)據(jù)復用技術的導航信號)比較常用的偽碼捕獲方法，若采用這兩種方法，一旦奇碼片上導航電文為“-1”，將會導致奇、偶碼片能量抵消，進而造成捕獲失敗。因此，已有的針對傳統(tǒng)長碼信號的偽碼捕獲方法并不適用于時分數(shù)據(jù)復用長碼信號。奇偶碼片觸發(fā)開關偽碼捕獲方法是針對時分數(shù)據(jù)復用長碼信號專門設計的一種偽碼捕獲方法，該方法只能采用時域相關技術實現(xiàn)，但時域相關技術存在運算量較大、捕獲速度較慢的問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)技術問題現(xiàn)有的偽碼捕獲方法不適用于時分數(shù)據(jù)復用長碼信號，而且存在計算量較大、捕獲速度較慢的問題。(二)技術方案本發(fā)明提供一種偽碼重構方法，其特征在于包括如下步驟SI)根據(jù)采樣率fs、偽碼速率f。和FFT長度2N，計算重構參數(shù)K
P N + 2 K =-其中表示不大于的最大整數(shù)；
L/,"」LI LS2)根據(jù)待搜索的碼相位范圍，按偽碼速率生成本地偽碼序列，并按如下方式對其進行重構用第2(i-l)+K個碼片替代第2i個碼片，其中i = 1，2，3，...，直到處理完整個偽碼序列；S3)按采樣率fs對重構后的本地偽碼序列進行采樣；可選的，所述采樣率fs為10. 23MHz，偽碼速率f。為5. 115MHz，N的取值為2048。本發(fā)明還提供一種基于偽碼重構的偽碼捕獲方法，其包括前面所述的偽碼重構方法，還包括下述步驟S01)對經(jīng)接收機前端處理后的信號，按采樣率fs進行A/D采樣，生成采樣后的數(shù)
字信號;S02)將所述采樣后的數(shù)字信號下變頻到基帶，并選擇N個采樣點，然后補充N個零，得到2N點信號； S03)對所述2N點信號進行FFT和共軛處理；可選的，所述偽碼捕獲方法在對重構后的本地偽碼序列進行采樣后還包括下述步驟S4)對步驟S3中生成的采樣信號中選擇2N點信號，然后進行FFT運算；S5)將步驟S03和步驟S4的結果相乘并進行IFFT處理，然后得到2N個相關值，保留前N+1個相關值，丟棄后N-I個相關值；S6)若前N+1個相關值中最大相關值大于預設的捕獲門限，則根據(jù)該最大相關值所對應的碼相位M，對第M和M+K個碼片進行檢測，以去除因重構導致的碼相位模糊；S7)若前N+1個相關值中不存在大于預設門限的相關值，則移動21 + 2-2「./://e~|本地碼相位，重復步驟S3飛6，對后續(xù)碼相位進行搜索直到搜索完整個碼相位空間或找到大于預設捕獲門限的相關值為止，「./; //fI表示不小于fs/f。的最小整數(shù)。本發(fā)明提供一種偽碼重構裝置，其包括重構參數(shù)計算單元，用于根據(jù)采樣率fs、偽碼速率f。和FFT長度2N計算重構參數(shù)K 重構單元，用于根據(jù)待搜索的碼相位范圍，按偽碼碼速率生成本地偽碼序列，并按所述重構參數(shù)K對其進行重構用第2(i-l)+K個碼片替代第2i個碼片，其中i =
1,2,3,...，直到處理完整個偽碼序列；采樣單元，用于按采樣率fs對重構后的本地偽碼序列進行采樣，生成采樣后的本地偽碼信號；本發(fā)明提供一種包括前面所述偽碼重構裝置的偽碼捕獲裝置，其還包括A/D單元，用于對模擬信號按采樣率fs進行數(shù)字采樣，生成采樣后的數(shù)字信號；N點選擇單元，用于將所述采樣后的信號數(shù)字下變頻到基帶，并選擇N個采樣點，得到N點信號；補零單元，用于在N點接收信號后面補充N個零，得到第一 2N點信號；FFT/共軛單元，用于對所述第一 2N點信號進行快速傅里葉變換和共軛運算，生成第一頻域共軛信號；可選的，所述偽碼捕獲裝置還包括本地偽碼發(fā)生器，用于生成本地長周期擴頻碼；2N點選擇單元，用于從所述采樣后的本地偽碼信號中選擇第二 2N點信號；
FFT單元，用于對所述第二 2N點信號進行快速傅里葉變換，生成第二頻域信號；IFFT單元，用于將第一頻域共軛信號和第二頻域信號相乘并對乘積進行IFFT處理，然后得到2N個相關值，保留前N+1個相關值，丟棄后N-I個相關值；比較單元，用于將前N+1個相關值中的最大相關值與預設的捕獲門限進行比較；去模糊單元，用于在最大相關值大于預設的捕獲門限時，根據(jù)該最大相關值對應的碼相位，對重構后的本地偽碼序列進行檢測以找出與接收信號對齊的碼相位；本地偽碼調(diào)整單元，用于在前N+1個相關值中的最大相關值不大于預設的捕獲門 限時，調(diào)整本地偽碼發(fā)生器使生成的本地偽碼序列與接收信號間產(chǎn)生碼相位滑動。(三)技術效果本發(fā)明不僅適用于時分數(shù)據(jù)復用長碼信號，而且具有運算量小、捕獲速度快的優(yōu)點，方法簡單易行。


圖I為現(xiàn)有技術中分段補零算法的原理圖；圖2為現(xiàn)有技術中擴展復制重疊捕獲搜索技術XFAST的原理圖；圖3為本發(fā)明基于偽碼重構的偽碼快速捕獲方法的流程圖；圖4為本發(fā)明基于偽碼重構的偽碼快速捕獲裝置的結構圖。圖4為應用分段補零方法的捕獲結果圖5為應用本發(fā)明基于偽碼重構的偽碼快速捕獲方法的捕獲結果； 圖6為應用本發(fā)明進行偽碼捕獲所節(jié)省的乘法運算量；圖7為應用本發(fā)明進行偽碼捕獲所節(jié)省的加法運算量；
具體實施例方式本發(fā)明通過對本地偽碼進行重構，改變偽碼序列固有的內(nèi)在關系，使接收信號奇、偶碼片不可能同時與本地信號對齊，即當接收信號奇碼片與本地信號對齊時偶碼片不可能與本地信號對齊，當接收信號偶碼片與本地信號對齊時奇碼片不可能與本地信號對齊。這樣，就可以避免奇、偶碼片同時對齊所導致的奇、偶碼片能量抵消問題，然后在此基礎上使用頻域相關技術實現(xiàn)對偽碼的快速捕獲，如圖3所示是本發(fā)明的原理圖。由于本方法是通過重構本地偽碼進行的，不需要奇偶碼片觸發(fā)開關進行控制，因此可以采用頻域相關技術來實現(xiàn)，進而達到減小計算量、提高捕獲速度的目的。實施例I :具體地，本發(fā)明提供一種基于偽碼重構的快速捕獲方法，其具體包括如下步驟I)對經(jīng)接收機前端處理后的信號，按采樣率fs進行A/D采樣，生成采樣后的數(shù)字信號;2)將所述采樣后的數(shù)字信號下變頻到基帶，并選擇N個采樣點，然后補充N個零，得到2N點信號；3)對所述2N點信號進行FFT和共軛處理；4)根據(jù)采樣率fs、偽碼速率f。和FFT長度2N，計算重構參數(shù)K
其中
權利要求
1.一種偽碼重構方法，其特征在于包括如下步驟 51)根據(jù)采樣率fs、偽碼速率f。和FFT長度2N，計算重構參數(shù)K
2.如權利要求I所述的偽碼重構方法，其特征還在于所述采樣率fs為10.23MHz，偽碼速率fc為5. 115MHz, N的取值為2048。
3.一種基于權利要求I所述的偽碼重構方法的偽碼捕獲方法，其特征在于在計算重構參數(shù)之前還包括下述步驟 501)對經(jīng)接收機前端處理后的信號，按采樣率fs進行A/D采樣，生成采樣后的數(shù)字信號; 502)將所述采樣后的數(shù)字信號下變頻到基帶，并選擇N個采樣點，然后補充N個零，得到2N點信號； 503)對所述2N點信號進行FFT和共軛處理。
4.如權利要求3所述的偽碼捕獲方法，其特征在于在對重構后的本地偽碼序列進行采樣后還包括下述步驟 54)對步驟S3中生成的采樣信號中選擇2N點信號，然后進行FFT運算； 55)將步驟S03和步驟S4的結果相乘并進行IFFT處理，然后得到2N個相關值，保留前N+1個相關值，丟棄后N-I個相關值； 56)若前N+1個相關值中最大相關值大于預設的捕獲門限，則根據(jù)該最大相關值所對應的碼相位M，對第M和M+K個碼相位進行檢測，以去除因重構導致的碼相位模糊； 57)若前N+1個相關值中不存在大于預設門限的相關值，則移動
5.一種偽碼重構裝置，其特征在于包括 重構參數(shù)計算單元，用于根據(jù)采樣率fs、偽碼速率f。和FFT長度2N計算重構參數(shù)K 重構單元，用于根據(jù)待搜索的碼相位范圍，按偽碼碼速率生成本地偽碼序列，并按所述重構參數(shù)K對其進行重構用第2(i-l)+K個碼片替代第2i個碼片，其中i = 1，2，3，...，直到處理完整個偽碼序列； 采樣單元，用于按采樣率fs對重構后的本地偽碼序列進行采樣，生成采樣后的本地偽碼信號。
6.一種包括如權利要求5所述的偽碼重構裝置的偽碼捕獲裝置，其特征在于還包括 A/D單元，用于對模擬信號按采樣率fs進行數(shù)字采樣，生成采樣后的數(shù)字信號；N點選擇單元，用于將所述采樣后的信號數(shù)字下變頻到基帶，并選擇N個采樣點，得到N點信號； 補零單元，用于在N點接收信號后面補充N個零，得到第一 2N點信號； FFT/共軛單元，用于對所述第一 2N點信號進行快速傅里葉變換和共軛運算，生成第一頻域共軛信號。
7.如權利要求6所述的偽碼捕獲裝置，其特征在于，還包括 本地偽碼發(fā)生器，用于生成本地長周期擴頻碼； 2N點選擇單元，用于從所述采樣后的本地偽碼信號中選擇第二 2N點信號； FFT單元，用于對所述第二 2N點信號進行快速傅里葉變換，生成第二頻域信號； IFFT單元，用于將第一頻域共軛信號和第二頻域信號相乘并對乘積進行IFFT處理，然后得到2N個相關值，保留前N+1個相關值，丟棄后N-I個相關值； 比較單元，用于將前N+1個相關值中的最大相關值與預設的捕獲門限進行比較； 去模糊單元，用于在最大相關值大于預設的捕獲門限時，根據(jù)該最大相關值對應的碼相位，對重構后的本地偽碼序列進行檢測以找出與接收信號對齊的碼相位； 本地偽碼調(diào)整單元，用于在前N+1個相關值中的最大相關值不大于預設的捕獲門限時，調(diào)整本地偽碼發(fā)生器使生成的本地偽碼序列與接收信號間產(chǎn)生碼相位滑動。
全文摘要
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航及通信領域，提供一種偽碼重構方法，其特征在于包括如下步驟根據(jù)采樣率fs、偽碼速率fc和FFT長度2N，計算重構參數(shù)K；根據(jù)待搜索的碼相位范圍，按偽碼速率生成本地偽碼序列，并按如下方式對其進行重構用第2(i-1)+K個碼片替代第2i個碼片，其中i＝1,2,3,...，直到處理完整個偽碼序列;S3)按采樣率fs對重構后的本地偽碼序列進行采樣；S4)從步驟S3生成的采樣信號中選擇2N點信號，然后進行FFT運算；S5)將步驟S03和步驟S4的結果相乘并進行IFFT處理，然后得到2N個相關值，保留前N+1個相關值，丟棄后N-1個相關值；S6)若前N+1個相關值中最大相關值大于預設的捕獲門限，則根據(jù)該最大相關值所對應的碼相位M，對第M和M+K個碼相位進行檢測，以去除因重構導致的碼相位模糊。本發(fā)明不僅適用于時分數(shù)據(jù)復用長碼信號，而且具有運算量小、捕獲速度快的優(yōu)點，方法簡單易行。
文檔編號G01S19/30GK102798871SQ20121028556
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權日2012年8月10日
發(fā)明者李洪, 陸明泉 申請人:清華大學