[發明專利]衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法

有效

• 申請號: 200910241902.3
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101738624A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 黃磊;莫鈞
• 申請（專利權）人: 和芯星通科技(北京)有限公司
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木;王漪

技術領域

本發明涉及全球衛星導航系統(Global?Navigation?Satellite?System， GNSS)的導航接收機，尤其涉及GNSS的衛星導航接收機的信號捕獲系統 及方法。

背景技術

為了跟蹤并解調GNSS的衛星導航信號，需要使用捕獲單元獲得信號的 碼相位和載波多普勒頻率的粗略估計。信號捕獲單元是中頻信號處理的重要 組成部分，用于實現對衛星擴頻信號的快速粗略捕獲，其性能將直接影響接 收機的性能指標。

GNSS信號是擴頻信號，只有利用擴頻碼的相關特性才能從噪聲中提取 出衛星信號。由于接收信號的頻率分量中存在多普勒頻移，所以信號的搜索 是二維搜索過程，即分別在碼域和頻域中對信號進行搜索。目前關于捕獲算 法的研究有很多，比較常用的偽碼捕獲算法有基于快速傅立葉變換(FFT) 的頻域捕獲和匹配濾波器(Match?Filter)時域捕獲。

(一)基于FFT的頻域捕獲

基于FFT的頻域捕獲處理流程中，中頻輸入信號經數據預處理后，與 本地載波混頻并經FFT轉換到頻域之后，與本地偽碼信號的FFT共軛輸出 結果相乘，經快速傅里葉逆變換(IFFT)后即可得到所有碼相位的捕獲輸出。

雖然基于FFT的頻域捕獲能夠實現碼相位的并行快速捕獲，但是其只 能適用于某一特定短碼信號如全球定位系統(GPS)C/A碼等，不能實現動 態配置；對于中長碼信號，FFT點數的增加會使得硬件資源以幾何級數增長； 不能改變搜索的碼相位數量，即不能實現對指定的部分碼相位搜索；以及不 能實現對載波多普勒的精細并行捕獲等。

(二)匹配濾波器時域捕獲

匹配濾波器實際上就是一個系數可變的有限沖激響應(FIR)濾波器， 通常用并行方式和倒置型實現，目前比較節省資源的類型有折疊匹配濾波器 和差分匹配濾波器等。匹配濾波器一般由三部分組成：移位寄存器、乘法器 組和多輸入加法器。接收數據自左至右依次輸入，最先接收到的數據應位于 最右。當接收到的信號序列滑過本地序列時，每一時刻產生一個相關結果。 當滑動到兩個序列相位對齊時，相關結果將有一個峰值輸出。

雖然匹配濾波器時域捕獲能夠實現碼相位的并行快速捕獲，但是其也只 能適用于某一特定短碼信號如GPS?C/A碼等，不能實現動態配置；也不能 實現中長碼信號捕獲，濾波器階數的增加會使得硬件資源以幾何級數增長； 以及不能實現對載波多普勒的精細并行捕獲等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，在于需要提供一種衛星導航接收機的信號 捕獲系統及方法，以實現多個GNSS衛星信號的兼容處理。

為了解決上述技術問題，本發明首先提供了一種衛星導航接收機的信號 捕獲系統，包括：

通道參數控制表，存儲有多個邏輯通道的控制參數和狀態參數；

數據存儲器，與所述通道參數控制表相連，用于根據所述控制參數存儲 所述接收機接收的衛星信號的中頻采樣數據；

數字下變頻及降采樣模塊，與所述通道參數控制表及數據存儲器相連， 用于根據所述控制參數及狀態參數，對所述中頻采樣數據進行數字下變頻和 降采樣操作，獲得零中頻、低采樣率的衛星采樣數據；

相關能量累加及信號捕獲模塊，與所述通道參數控制表及數字下變頻及 降采樣模塊相連，用于根據所述控制參數及狀態參數完成衛星信號解擴、相 關能量累加和信號捕獲輸出。

優選地，所述數字下變頻及降采樣模塊包括：

碼數控振蕩器，與所述通道參數控制表及數據存儲器相連，用于根據所 述控制參數及狀態參數從所述數據存儲器中并行輸出所述中頻采樣數據；

碼生成器，與所述通道參數控制表、相關能量累加及信號捕獲模塊及碼 數控振蕩器相連，用于產生本地碼；

數字下變頻模塊，與所述數據存儲器及相關能量累加及信號捕獲模塊相 連，用于根據所述本地碼對所述中頻采樣數據進行數字下變頻及降采樣處 理，得到所述衛星采樣數據。

優選地，所述通道參數控制表存儲的所述控制參數包括采樣速率和碼速 率；

所述碼數控振蕩器根據所述采樣速率和碼速率，確定從所述數據存儲器 中讀出的所述中頻采樣數據的數量。

優選地，所述碼生成器包括通用碼發生器或者存儲碼控制器。

優選地，所述相關能量累加及信號捕獲模塊，包括：