[发明专利]一种捕获GPS卫星信号的低硬件开销方法及其实现

说明书

【技术领域】

本发明涉及电子信号领域中的卫星定位导航技术，特别是一种捕获GPS卫 星信号的低硬件开销方法及其实现。

【背景技术】

基于卫星信号的定位导航技术在近二十年来发展迅速，且逐渐从专有应用 领域走入人们日常生活。目前世界上有数套全球卫星定位系统：我国的北斗系 统，美国的GPS系统，俄罗斯的GLONASS系统，中欧合作的伽利略系统等。 以GPS系统为例，卫星信号接收机可以分为三部分：射频前端(RF)、基带处 理(DBB)和解算软件(SW)。其中射频前端完成下变频，并进行数模转换(A/D)， 输出中频信号；基带处理实现对中频信号的处理，并输出导航电文、多普勒频 偏、信号发射时间等信息；解算软件根据基带处理的输出，计算卫星和接收机 的坐标、速度、时间等信息，完成定位导航功能。而基带处理部分按时间顺序， 包含捕获和跟踪两个过程。其中捕获过程搜索接收机能够接收到且信号足够强 的卫星，并粗略得出各卫星信号的多普勒频偏和扩频码相位，供跟踪阶段做进 一步处理；跟踪过程完成本地载波、扩频码相位与相应卫星信号的同步，输出 解算软件完成定位导航功能所需的信息。

捕获过程是一个二维搜索过程，判断是否捕获到某颗卫星的方法主要有两 种：相关值判定法和信噪比(SNR)判定法。相关值判定法设定一固定阈值， 当相关器计算的结果大于该值时，即判定捕获到该卫星，该方法简单以实现， 但误判率较高，适应性较差；信噪比判定法计算信号的信噪比，当信噪比大于 阈值时，即判定捕获到该卫星，该方法适应能力较强，误判率较低，实现较复 杂。

信噪比判定法具体描述如下：

GPS卫星信号捕获得到的扩频码相位误差必须小于1/2码片(chip)，否则 无法实现跟踪。若设计中，要求捕获时的相位误差控制在1/N(N为整数)码片， 由于GPS扩频码中的C/A码的每个周期有1023个码片，则在捕获过程中存在 1023*N个相位，而每个需要得到一个相关值，即存在1023*N个相关值，并且 这1023*N个相关值是顺序得到的，计算每个相关值均需要一定时间。所有相关 值计算完毕后，从其中找出最大值(设为P_MAX)，并在该值两侧划出一窗口，设 该窗口宽度为2*W+1，即在最大值两侧各有W个相关值，同时需要找出该窗口 外的最大值(设为P_SEC)，则定义信噪比为：SNR＝P_MAX/P_SEC，若SNR大于设定 的阈值(设为TH)，则捕获到该卫星，即该卫星可见。

这里存在如下问题：

最大值只有在所有1023*N个相关值全部算出之后才能得到，最容易想到的 方法是将相关值保存起来，待全部算出之后，找出最大值，划出窗口，找出窗 口之外的最大值，计算信噪比。但是，一般情况下，相关值需要16比特来存储， 可见需要的存储容量较大。

若采用SRAM实现存储，则a)需要额外的SRAM接口控制电路，b)计算 SNR过程较复杂，控制电路也有相当的复杂度，c)从相关值计算结束到得到 SNR，耗时较长，延迟较大。若采用寄存器实现存储，除了具有上述b、c的问 题外，硬件开销太大。这就需要采用一种解决上述问题的方法来实现该功能。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于信噪比判定法的低成本捕获 GPS卫星信号的实现方法，该方法适应性强、误判率低、节省硬件开销。

本发明基于以下原理：窗口外的1023*N-2*W个值中，只需要其中的最大 值，即P_SEC，若保存1023*N个相关值中最大的2*(W+1)个，则其中一定包含 P_MAX和P_SEC。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：