[發明專利]一種自適應可變搜索范圍的GNSS信號快速捕獲方法

有效

• 申請號: 201911270847.0
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110954926B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 毋蒙;許東歡;臧中原;董亮;何浩
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/30;G01S19/29
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 圣冬冬

1.一種自適應可變搜索范圍的GNSS信號快速捕獲方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.根據實際定位解算情況，將待捕獲衛星劃分為失鎖重捕、曾捕獲、未捕獲三種狀態，并實時估算衛星信號在接收機上的多普勒頻移；

S2.優先展開對失鎖重捕狀態衛星的捕獲，將衛星號、多普勒頻移送入捕獲模塊，使能捕獲；

S3.其次展開對曾捕獲狀態衛星的捕獲，將衛星號、多普勒頻移送入捕獲模塊，使能捕獲；

S4.最后展開對未捕獲狀態衛星的捕獲，將衛星號、多普勒頻移送入捕獲模塊，使能捕獲；

S5.按照給定的衛星號與多普勒頻移，結合預先設置兩種捕獲模式：1、范圍為的低頻捕獲模式；2、范圍為與的高頻捕獲模式；其中，N為分段累加后的數據長度且為2的次冪，f_rl/f_rh分別為低頻/高頻模式下的頻率分辨率，決定采取先低后高或者先高后低的策略，開始對該衛星進行捕獲，

所述步驟S5在FPGA內部實現，并且通過改變累加長度與索引地址即可實現兩種模式的切換，復用邏輯資源，減少硬件開銷，方法步驟如下：

S51.判斷f_e的大小，f_e為衛星信號在接收機上的多普勒頻移估算值，若處于內，則置策略選擇信號ST為1，表明采取先低后高的策略，否則，置ST為0，表明采取先高后低的策略；同時置捕獲次數指示信號SD為0；

S52.對輸入的I、Q兩路零中頻信號進行降速處理，得到與偽碼速率一致的Ic、Qc零中頻數據，該步驟始終執行；

S53.實時存儲Ic、Qc數據；若ST＝1，存儲T_coh·L長度數據，L為一個偽碼周期的碼片數，T_coh為以ms為單位的數據累加時間，并末尾補0得到共點數據Ica、Qca，其中，ceil為向上取整操作；若ST＝0，存儲長度數據，末尾補0得到共點數據Ica、Qca；

S54.將搜索碼相位phase初始化為0，以phase為初相，讀取存儲在本地的該衛星偽碼，之后與Ica、Qca相關累加，得到解擴后的D或點數據Ip、Qp；之后將Ip、Qp進行分段累加：若ST＝1，則每M點累加出一個數據，若ST＝0，則每點累加出一個數據；因此均能得到N點的累加結果，組成待分析的復信號

x(n)＝I_acum(n)+j·Q_acum(n)_n＝0:1:N-1???????????????????????(5)

S55.步驟S54中每得到一個累加值x(n)，需耗費M或個時鐘周期，在此期間，進行DFT所需運算，且必須在下個累加值x(n+1)來臨之前計算完成，以實現加/乘法器的分時復用，因而M≥N；DFT運算結束后，更新最大幅值及相關信息；

S56.循環執行S53～S55步驟，直至將步驟S54中的搜索碼相位phase由0～L-1遍歷完畢，同時得到DFT平均幅值；若SD為0，轉入S57，否則，轉入S58；

S57.若最大幅值與平均幅值的比值超過該模式的門限，則判定該衛星捕獲完成，等待下次捕獲指令并送出相關信息；若未超過門限，將ST取反，SD置為1，重新執行S53～S56步驟；

S58.若最大幅值與平均幅值的比值超過該模式的門限，則判定該衛星捕獲完成，等待下次捕獲指令并送出相關信息；若未超過門限，表明對該顆衛星的捕獲失敗，等待下次捕獲指令。

2.根據權利要求1所述的一種自適應可變搜索范圍的GNSS信號快速捕獲方法，其特征在于，所述步驟S1中，待捕獲衛星的狀態詳細定義如下：

失鎖重捕狀態：接收機處于定位狀態，時間信息有效，且該衛星最后一次參與定位時刻距當前時刻不超過10s；

曾捕獲狀態：接收機處于定位狀態，時間信息有效，該衛星不屬于失鎖重捕狀態，但其星歷已被存儲，且仍在有效期內；

未捕獲狀態：既不屬于失鎖重捕也不屬于曾捕獲狀態的衛星。