[发明专利]弱信号下GPS导航电文数据位同步的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及GPS(全球定位系统)定位导航领域，更具体的是，涉及一种用于GPS卫星定位导航接收机在GPS卫星信号微弱的情况下实现GPS导航电文数据位同步的方法及使用的装置。

背景技术

GPS定位技术是利用高空中的GPS卫星，向地面发射L波段的载频无线电测距信号，被地面上用户接收机实时地连续接收，由此计算出接收机天线所在的位置。GPS系统的空间部分由GPS卫星组成，称为卫星星座。卫星星座的分布设置要保证地球上任何地点在任何时刻至少可以同时观测到四颗卫星。

当GPS卫星在用户视界升起时，地面的用户接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并能够跟踪这些卫星的运行；对所接收到的GPS信号，进行数据的变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出接收机的三维位置，甚至三维速度和时间。

GPS接收机主要通过四个主要的功能来实现导航定位功能。这些功能包括对天空的GPS卫星信号进行捕获，捕获完成后对已捕获到的GPS卫星信号进行跟踪，然后是获取GPS卫星信号中调制的导航电文信息，根据解调后的电文信息和时间信息用以进行用户接收机所在的位置计算，最终实现导航和定位功能。

在GPS接收机实现定位功能的环节中，GPS卫星信号的导航电文数据的解调是非常重要的环节，无论GPS接收机的基带处理如何成功，GPS接收机的捕获灵敏度及跟踪灵敏度如何优秀，在无法正确解调GPS卫星导航电文数据时，都无法输出定位信息甚至是输出错误的定位信息。而正确解调导航电文信息的关键就是实现导航电文数据的位同步过程，准确和快速的定位导航电文数据的数据边界。

在常规的GPS接收机中，接收机的GPS卫星捕获功能可以获得GPS卫星信号的载波频率C/A码初始相位等基本信息，利用这些信息，GPS接收机可以正确的进入GPS卫星的跟踪状态，然后在跟踪状态下获得导航电文数据的位翻转。但是对于微弱的GPS卫星信号情况下，由GPS接收机的信号跟踪功能来进行导航电文数据的精确判定是非常困难的，这使得常规的GPS接收机的整体灵敏度限制在导航电文数据的解调中。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题，提供一种在微弱的GPS卫星信号情况下，GPS接收机实现导航电文数据位同步后能够得出最优估计的导航电文数据位的位置以及数据的数值的弱信号下GPS导航电文数据位同步的方法及装置。

本发明的方法是在GPS接收机于捕获GPS卫星信号的同时，采用数据排列及导航电文数据最大似然逼近的方式，快速准确的获得GPS信号导航电文数据的数据边界，从而实现GPS接收机在弱信号的情况下正确完成位同步。

下面详细介绍实现本发明目的的技术方案：

一种弱信号下GPS导航电文数据位同步的方法，是由GPS接收机实现导航电文数据位同步的，其特征在于包括以下步骤：

第一步骤，GPS接收机进入到GPS卫星信号捕获状态并采集和获得待捕获GPS卫星信号数据；

第二步骤，计算在单导航电文数据位内的位边界的最大似然率；

第三步骤，计算设定长度下的导航电文数据位边界的最大似然率；

第四步骤，根据计算获得的导航电文数据位边界的最大似然率，判断正确的导航电文数据位的边界和数据值，并判断信号是否输出到GPS信号跟踪模块以进行跟踪功能的辅助，直到有辅助跟踪功能，进行位同步操作。

一种弱信号下GPS导航电文数据位同步的装置，是由置于GPS接收机中的模块构成，其特征在于包括：

GPS信号数据采集模块，用以采集待处理和计算的GPS卫星信号数据；

GPS信号捕获模块，用以从所述GPS信号数据采集模块中捕获GPS卫星信号；

GPS信号数据位同步模块，用以将所述GPS信号数据采集模块中采集的GPS卫星信号数据进行GPS导航电文数据位同步计算和判断；

GPS信号跟踪模块，用以跟踪所述GPS信号捕获模块及GPS信号数据位同步模块已捕获到的GPS卫星信号，以实现后续的位同步定位功能。

本发明的有益效果：

本发明所述方法是在GPS接收机处于GPS卫星捕获状态下即可进行，GPS接收机系统无需进入GPS跟踪状态，同时本发明方法进行之前需已获得GPS卫星信号数据，数据长度根据GPS接收机性能要求及运算能力设定。