[發明專利]一種基于FPGA的L5信號捕獲方法及裝置

有效

• 申請號: 201910266790.0
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN110045397B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 艾超;王令歡;石嶺;湯加躍
• 申請（專利權）人: 西安開陽微電子有限公司
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 陳瑜

本發明屬于衛星導航技術領域，公開了一種基于FPGA的L5信號捕獲方法及裝置。該方法包括：利用L1數字中頻信號對當前衛星進行L1信號捕獲；利用當前衛星發送的L1信號的偽碼初始相位和多普勒頻率，確定當前衛星發送的L1信號的比特邊界；根據當前衛星發送的L1信號的多普勒頻率確定當前衛星發送的L5信號的多普勒頻率，根據當前衛星發送的L1信號的比特邊界確定當前衛星發送的L5信號的偽碼相位搜索區間；利用L5數字中頻信號，在偽碼相位搜索區間內對當前衛星進行搜索，確定當前衛星發送的L5信號的偽碼初始相位。本發明能夠快速捕獲L5信號，且靈敏度較高，占用的硬件資源少。

技術領域

本發明屬于衛星導航技術領域，尤其涉及一種基于現場可編程門陣列(Field－Programmable?Gate?Array，FPGA)的L5信號捕獲方法及裝置。

背景技術

全球定位系統(GPS，Global?Positioning?System)是由美國建立的全球定位系統，其利用GPS定位衛星，全天候的為用戶提供衛星導航定位服務，也是目前使用最廣泛的全球定位系統。

FPGA兼具靈活性和快速處理等優點，其內部是由規則的邏輯陣列組成，可以開發出專用芯片，使產品體積非常小，便于攜帶。FPGA內部擁有豐富的邏輯資源，其配置靈活，可對多通道數據進行并行處理，效率極高。因此，FPGA硬件平臺是目前衛星導航技術領域中主流的硬件開發平臺。

隨著全球定位系統的發展，對新體制信號的捕獲和跟蹤日益成為了信號領域的焦點。L5信號是GPS現代化后采用的新結構的衛星導航信號，相比于舊體制信號L1信號，L5信號的結構截然不同。L5信號由兩個幅度相等而相位正交的分量組成，一個分量載有衛星的導航電文(或稱數據)，稱之為數據通道(也稱I通道)；另一個分量未載有數據，稱之為導頻通道(也稱Q通道)。L5信號之所以引起關注，除了L5信號本身的結構優勢以外，它還可以和L1信號聯合使用以消除電離層的誤差，實現雙頻定位。

然而，L5信號的I通道和Q通道的偽隨機碼周期僅1ms，且每毫秒調制不同的NH碼，因此在FPGA硬件平臺上實現傳統時域相關方法直接對L5信號進行捕獲不僅耗時長，而且靈敏度非常低。此外，在FPGA硬件平臺實現頻域并行碼相位捕獲方法對L5信號進行捕獲，可利用FFT來實現捕獲中的相關運算，雖然可以縮短捕獲時長，但是因為L5的偽碼周期是10230個碼元，如果進行并行碼相位捕獲，在保證捕獲精度的情況下，需要至少20460個點的FFT運算，這樣會占用大量的邏輯資源。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供一種基于FPGA的L5信號捕獲方法及裝置，以至少解決現有技術捕獲靈敏度低、耗時長、占用邏輯資源多等問題，能夠快速捕獲L5信號，且靈敏度較高，占用的邏輯資源少。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，提供一種基于FPGA的L5信號捕獲方法，所述方法包括以下步驟：

S1、獲取L1數字中頻信號，利用所述L1數字中頻信號對當前衛星進行L1信號捕獲；

S2、若捕獲到當前衛星發送的L1信號，則利用所述L1信號的偽碼初始相位和多普勒頻率，確定所述L1信號的比特邊界；

S3、根據所述L1信號的多普勒頻率，確定當前衛星發送的L5信號的多普勒頻率；以及，根據所述L1信號的比特邊界，確定當前衛星發送的L5信號的偽碼相位搜索區間；

S4、獲取L5數字中頻信號，利用所述L5數字中頻信號，在所述偽碼相位搜索區間內對當前衛星進行搜索，確定當前衛星發送的L5信號的偽碼初始相位。

第二方面，提供一種基于FPGA的L5信號捕獲裝置，包括：

獲取單元，用于獲取L1數字中頻信號；

第一捕獲單元，用于利用所述L1數字中頻信號對當前衛星進行L1信號捕獲；