20次非相干累加后將產(chǎn)生6. 8碼片的碼相位相對偏移，可W進(jìn)行碼相位偏 移補償。如果本地偽碼隨載波NCO的頻率產(chǎn)生，則多普勒頻移的影響可W忽略不計。
[0076] 2、中頻信號數(shù)據(jù)折疊累加模塊
[0077] 采用中頻信號數(shù)據(jù)折疊累加可進(jìn)一步縮減物理相關(guān)器個數(shù)10倍。說明中頻信號 數(shù)據(jù)折疊累加模塊的構(gòu)成和特性之后，進(jìn)一步說明如何提高相關(guān)器陣列的復(fù)用效率，W及 相應(yīng)的載波相位補償方法。
[007引圖4為本發(fā)明實施例的中頻信號數(shù)據(jù)折疊累加單元的示意圖，如圖4所示，Z T表 示延遲T秒。在該可選實施方式中，T為1ms。其時域沖擊響應(yīng)為
[0080] 頻域傳遞函數(shù)為
[0082] 其中N為濾波器時間延遲抽頭個數(shù)，也是疊加的信號的個數(shù)。
[0083] C/A碼的周期為1毫秒。如果選擇折疊累加模塊延遲時間T也為1毫秒時，粗略 而言，各延遲輸出的C/A碼將同步，疊加之后將獲得10*log(N)的處理增益。另外，由于將 N*T毫秒的數(shù)據(jù)疊加為T毫秒，將可W減少后續(xù)的相關(guān)運算量N倍。
[0084] 圖5為本發(fā)明實施例的相干積分的結(jié)構(gòu)框圖，如圖5所示，折疊累加模塊與積分清 零濾波器（Integration&Dumping)組合構(gòu)成N*T毫秒相干積分的構(gòu)成。
[0085] 圖4顯示的折疊累加模塊中的時間延遲單元一般可由內(nèi)存實現(xiàn)。應(yīng)用圖5的構(gòu)成 時，在記錄輸入信號數(shù)據(jù)之前，需要先做多普勒頻率消除，運與圖4所示的前置內(nèi)存結(jié)構(gòu)不 符，達(dá)不到高速復(fù)用的效果。為此，需要將多普勒頻率消除處理，搬入到折疊累加器中各個 時間延遲抽頭上，如圖6所示。 柳86] 此處，
[0087] ip. =ZxTx /, i = 1，..-,斯一 I (15)
[0088] 用于相位補償。
[0089] 采用圖6顯示的時分復(fù)用折疊累加器，雖然增加了 N個多普勒去除電路，由于后續(xù) 的相干積分電路可W復(fù)用N次，而相干積分電路的規(guī)模遠(yuǎn)大于多普勒去除電路，因此能夠 使整個電路的工作效率提高。
[0090] 3、導(dǎo)航信號主、旁瓣預(yù)報
[0091] 鑒于高地球軌道的特點和導(dǎo)航星主、旁瓣差異性，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收信號功 率范圍變化大，在信號捕獲過程需要分別針對信號強(qiáng)度，使用不同的捕獲類型。在預(yù)知接收 機(jī)粗略位置或接收機(jī)定位后，根據(jù)接收機(jī)和導(dǎo)航星之間的幾何關(guān)系，計算導(dǎo)航信號傳播路 徑方向與衛(wèi)星導(dǎo)航天線法向間的角度，識別出導(dǎo)航星信號是否為主瓣信號或旁瓣信號。由 于旁瓣信號功率低于主瓣信號功率15地，當(dāng)接收信號為旁瓣發(fā)出時，接收機(jī)捕獲算法采用 旁瓣信號，當(dāng)接收信號為主瓣發(fā)出時，接收機(jī)捕獲算法采用主瓣信號。在該可選實施方式 中，旁瓣信號的非相干累加次數(shù)為20次，主瓣信號的非相干累加次數(shù)為1次。
[0092] 4、高軌導(dǎo)航衛(wèi)星信號多普勒預(yù)報
[0093] 在對接收到導(dǎo)航信號碼相位和多普勒頻移二維捜索過程中，由于星載GNSS接收 機(jī)多普勒范圍達(dá)到了 ±53曲Z，IOms相干累加對應(yīng)的多普勒捜索步進(jìn)不能超過lOOHz，如 果按照66化的步進(jìn)考慮，至少需要1607次捜索。而如果接收機(jī)已經(jīng)收到某顆衛(wèi)星完整的 星歷，便得到整個導(dǎo)航星座的歷書，在預(yù)知接收機(jī)粗略位置或接收機(jī)定位后，此時通過計算 可W得到此時能夠接收衛(wèi)星的星號及信號的大致多普勒頻率，從而將多普勒頻移范圍從 ±53曲Z縮小至±2曲Z，有效提高信號捜索時間。
[0094] 5、碼相位補償
[0095] 弱信號捕獲除了要使用相干累加外，也使用非相干累加來提高捕獲靈敏度，同時 避免電文跳變影響。在高動態(tài)星載環(huán)境下，由于碼多普勒影響，長時間的相關(guān)處理，會導(dǎo)致 碼相位偏移，從而導(dǎo)致非相干累加增益的損失。當(dāng)采用20次非相干累加，一次捕獲處理時 間為200ms，可W考慮采用碼相位補償技術(shù)。
[0096]圖7為本發(fā)明實施例的碼相位補償處理信號流程圖，如圖7所示，非相干累加模塊 完成相關(guān)值的非相干累加，并且尋找累加峰值及其所對應(yīng)的載波多普勒和碼相位值。相關(guān) 值先經(jīng)過緩沖RAM的一級緩存，然后碼多普勒修正模塊完成偽碼的多普勒修正，非相干累 加模塊中完成相關(guān)值的非相干累加，最終由峰值檢測模塊完成峰值的捜尋，輸出與峰值相 對應(yīng)的載波多普勒及碼相位。
【主權(quán)項】
1. 一種全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)弱信號處理方法，其特征在于，包括： 從導(dǎo)航信號從除去中頻載波，得到基帶IQ信號；對所述基帶IQ信號進(jìn)行低通濾波以得 到帶寬為捕獲碼C/A碼頻譜主瓣寬度的信號，對低通濾波得到的信號進(jìn)行降采樣，對降采 樣得到的信號進(jìn)行比特映射； 依次將比特映射得到的信號中多個信號疊加為一個信號，得到多個疊加后的信號；對 所述疊加后的信號進(jìn)行相干積分； 對相干積分得到的信號進(jìn)行非相干積分，對所述非相干積分得到的信號進(jìn)行峰值搜索 處理。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，依次將比特映射得到的信號中多個信號疊 加為一個信號，包括： 對比特映射得到的信號進(jìn)行載波相位補償并去除多普勒頻移，得到補償后的信號； 依次將所述補償后的信號中多個信號疊加為一個信號，其中，將多個信號疊加為一個 信號的時域沖擊響應(yīng)為頻域傳遞函數(shù)為其中，Z 1表示延遲T秒，N為所述多個信號的個數(shù)。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 對相干積分得到的信號進(jìn)行非相干積分之前，還包括：確定所述導(dǎo)航信號的類型，其 中，所述類型包括：旁瓣信號和主瓣信號； 對相干積分得到的信號進(jìn)行非相干積分，包括：根據(jù)確定的類型選擇進(jìn)行非相干積分 的次數(shù)，根據(jù)選擇的次數(shù)對相干積分得到的信號進(jìn)行非相干積分。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 對所述非相干積分得到的信號進(jìn)行峰值搜索處理之前，還包括：對所述非相干分得到 的信號進(jìn)行碼多普勒補償； 對所述非相干積分得到的信號進(jìn)行峰值搜索處理，包括：對碼多普勒補償?shù)玫降男盘?進(jìn)行峰值搜索處理。5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，依次將比特映射得到的信號中 多個信號疊加為一個信號，包括： 依次將比特映射得到的10個1毫秒信號疊加為1個1毫秒信號。6. -種全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)弱信號處理裝置，其特征在于，包括： 中頻信號預(yù)處理模塊，用于從導(dǎo)航信號從除去中頻載波，得到基帶IQ信號；對所述基 帶IQ信號進(jìn)行低通濾波以得到帶寬為捕獲碼C/A碼頻譜主瓣寬度的信號，對低通濾波得到 的信號進(jìn)行降采樣，對降采樣得到的信號進(jìn)行比特映射； 相干積分模塊，包括：疊加單元，用于依次將比特映射得到的信號中多個信號疊加為一 個信號，得到多個疊加后的信號；相干積分單元，用于對所述疊加后的信號進(jìn)行相干積分； 非相干積分模塊，用于對相干積分得到的信號進(jìn)行非相干積分； 峰值搜索模塊，用于對所述非相干積分得到的信號進(jìn)行峰值搜索處理。7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述疊加單元，用于對比特映射得到的 信號進(jìn)行載波相位補償并去除多普勒頻移，得到補償后的信號；依次將所述補償后的 頻域傳遞函數(shù)為 其中，Z τ表示延遲T秒，信號中多個信號疊加為一個信號，其中，將多個信號疊加為一個信號的時域沖擊響應(yīng)為、 ：， N為所述多個信號的個數(shù)。8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于， 所述裝置還包括：確定模塊，用于在對相干積分得到的信號進(jìn)行非相干積分之前，確定 所述導(dǎo)航信號的類型，其中，所述類型包括：旁瓣信號和主瓣信號； 所述非相干積分模塊，用于根據(jù)確定的類型選擇進(jìn)行非相干積分的次數(shù)，根據(jù)選擇的 次數(shù)對相干積分得到的信號進(jìn)行非相干積分。9. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于， 所述裝置還包括：補償模塊，用于在對所述非相干積分得到的信號進(jìn)行峰值搜索處理 之前，對所述非相干分得到的信號進(jìn)行碼多普勒補償； 所述峰值搜索模塊，用于對碼多普勒補償?shù)玫降男盘栠M(jìn)行峰值搜索處理。10. 如權(quán)利要求6至9中任一項所述的裝置，其特征在于，所述疊加單元，用于依次將比 特映射得到的10個1毫秒信號疊加為1個1毫秒信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)弱信號處理方法及裝置，其中該方法包括：從導(dǎo)航信號從除去中頻載波，得到基帶IQ信號；對所述基帶IQ信號進(jìn)行低通濾波以得到帶寬為C/A碼頻譜主瓣寬度的信號，對低通濾波得到的信號進(jìn)行降采樣，對降采樣得到的信號進(jìn)行比特映射；依次將比特映射得到的信號中多個信號疊加為一個信號，得到多個疊加后的信號；對所述疊加后的信號進(jìn)行相干積分；對相干積分得到的信號進(jìn)行非相干積分，對所述非相干積分得到的信號進(jìn)行峰值搜索處理。通過本發(fā)明，降低了弱信號處理占通的數(shù)據(jù)處理空間。
【IPC分類】G01S19/24
【公開號】CN105527632
【申請?zhí)枴緾N201510134618
【發(fā)明人】高陽, 侯倩, 聞長遠(yuǎn), 王猛, 蔣勇, 王盾
【申請人】航天恒星科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年3月25日