[發(fā)明專利]一種并行碼相位搜索裝置及實(shí)現(xiàn)并行碼相位搜索的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610109530.9
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN107132555B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋揮師
• 申請（專利權(quán)）人: 大唐半導(dǎo)體設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 韓輝峰;李丹

本發(fā)明公開了一種并行碼相位搜索裝置及實(shí)現(xiàn)并行碼相位搜索的方法，包括：通過預(yù)設(shè)個數(shù)的跳變序列對接收到的經(jīng)過傅里葉反變換處理的時域內(nèi)的相關(guān)結(jié)果分別進(jìn)行相應(yīng)的跳變處理，獲得相應(yīng)的跳變相關(guān)結(jié)果；對各跳變相關(guān)結(jié)果分別進(jìn)行相干累加處理，獲得相應(yīng)的相干累加結(jié)果；將各相干累加結(jié)果分別進(jìn)行取模處理后，獲得相應(yīng)的取模結(jié)果；從所有取模結(jié)果中比較獲得取模結(jié)果中數(shù)值最大項(xiàng)，以該數(shù)值最大項(xiàng)所在的跳變序列取模結(jié)果作為輸出進(jìn)行相位搜索。本發(fā)明技術(shù)方案中，先進(jìn)行傅里葉反變換，再進(jìn)行相干累加處理，降低了并行碼相位搜索的復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)了弱信號的相位搜索，并通過消除隨機(jī)跳變序列和比較取模結(jié)果修正了相干累加處理過程中出現(xiàn)的跳變。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)，尤指一種并行碼相位搜索裝置及實(shí)現(xiàn)并行碼相位搜索的方法。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)在人們的日常生活中發(fā)揮著越來越不可替代的重要作用，尤其在導(dǎo)航、定時、測繪等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)、中國的北斗(BD)系統(tǒng)、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)(GLONASS)，以及歐洲的伽利略(Galileo)系統(tǒng)。在中國和亞太地區(qū)，GPS和北斗系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛；而在俄羅斯，以GPS和GLONASS應(yīng)用較多。由于伽利略系統(tǒng)遠(yuǎn)未成熟，尚不可提供正式服務(wù)。利用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行定位、定時等業(yè)務(wù)時，首先需要捕獲到至少四顆可見衛(wèi)星的無線信號，通過捕獲的無線信號實(shí)現(xiàn)三維搜索算法，三維搜索算法包括：衛(wèi)星偽碼、碼相位和多普勒頻移。

常見的線性搜索方法按照一維、二維、三維的順序逐步搜索，耗時太長。為了較少耗時，并行搜索方法得到了發(fā)展，例如、并行碼相位搜索算法，可明顯減小用時。圖1為現(xiàn)有的并行碼相位搜索電路原理圖，如圖1所示，當(dāng)數(shù)字中頻輸入信號分別與同相(I)支路和正交(Q)支路上第一頻帶的復(fù)制正弦和復(fù)制余弦載波信號混頻后，以同相和正交混頻結(jié)果的復(fù)數(shù)形式通過第一傅里葉變換單元進(jìn)行傅里葉變換獲得傅里葉變換結(jié)果；將傅里葉變換結(jié)果與本地碼共軛結(jié)果(復(fù)制粗捕獲(C/A)碼發(fā)生器產(chǎn)生的本地碼，將復(fù)制的本地碼經(jīng)第二傅里葉變換單元和復(fù)數(shù)共軛單元處理獲得本地碼共軛結(jié)果)通過乘法器相乘，將通過乘法器相乘獲得的乘積經(jīng)傅里葉反變換單元進(jìn)行處理獲得在時域內(nèi)的相關(guān)結(jié)果，將獲得的時域內(nèi)的相關(guān)結(jié)果通過取模單元進(jìn)行取模后檢測判斷并行碼相位信號是否存在。在完成了對當(dāng)前頻帶的搜索與檢測后，接收機(jī)接著讓載波數(shù)控振蕩器(NCO)進(jìn)行第二頻帶正弦載波和余弦載波復(fù)制，然后類似地完成對其他頻帶的搜索與檢測，這里，第一頻帶、第二頻帶、及其他頻帶的數(shù)值為并行碼相位搜索過程中使用的遍歷頻帶，為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識。在對同一個衛(wèi)星信號不同頻帶內(nèi)的搜索過程中，復(fù)制C/A碼的相位可保持不變，相應(yīng)地其傅里葉變換及其共軛值也保持不變。當(dāng)搜索另一個衛(wèi)星信號時，接收機(jī)可讓C/A碼發(fā)生器復(fù)制相應(yīng)的另一個C/A碼，然后重復(fù)上述在各個頻帶中的信號搜索過程。

上述并行碼相位搜索算法只適用于較強(qiáng)的導(dǎo)航信號(數(shù)字中頻輸入信號)，對較弱的導(dǎo)航信號上述并行碼相位搜索算法并不適用；這是因?yàn)?，?dǎo)航信號較強(qiáng)時信噪比較高(即噪聲較弱)；導(dǎo)航信號較弱時噪聲很強(qiáng)，即信噪比較低，強(qiáng)噪聲極大地干擾導(dǎo)航信號的搜索和捕獲，造成無法尋找到正確的導(dǎo)航信號。對于弱的導(dǎo)航信號(本文簡稱為弱信號)來說，通常采取增大相干積分長度來提高搜索捕獲方案的信噪比，進(jìn)而提高搜索和捕獲方案的成功率，即增大上述方案中的相關(guān)器的運(yùn)算長度N；但由于上述的傳統(tǒng)方案采用了離散傅里葉變換的數(shù)字信號處理技術(shù)，而離散傅里葉變換操作擁有較大的復(fù)雜度，尤其對于長度較大的變換序列來講。例如，對于較強(qiáng)信號，相關(guān)器長度為1毫秒(ms)即可，而對于弱信號，長度甚至可達(dá)數(shù)秒，至少也需達(dá)到數(shù)十毫秒，如40ms。綜上所述，上述并行碼相位搜索算法存在進(jìn)行弱信號搜索時復(fù)雜度過高，即上述并行碼相位搜索算法無法應(yīng)用于弱信號場景。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種頻率搜索的裝置及實(shí)現(xiàn)頻率搜索的方法，能夠降低傅里葉變換的復(fù)雜程度。

為了達(dá)到本發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種并行碼相位搜索裝置，包括：消除隨機(jī)跳變單元、相干累加器、取模單元和比較選擇單元；其中，