[发明专利]一种捕获卫星信号的方法及接收机

说明书

技术领域

本发明涉及定位领域，特别涉及一种捕获卫星信号的方法及接收机。

背景技术

在卫星定位时，接收机处于室内等低信噪比环境下信号能量会受到削弱，其可靠性和定位精度会大大降低，而室内等低信噪比环境却是人类活动最主要的环境之一，在这种环境下的定位需求越来越多。高灵敏度定位技术是为满足这一需求孕育而生的，其中卫星信号捕获技术是高灵敏度定位技术的核心和关键。

现有技术中接收机捕获卫星信号是利用数字相关器在时域内对所指定卫星信号的多普勒频移和码相位这两维进行扫描式搜索。在确定卫星信号多普勒频移的搜索范围后，从该频率搜索范围中间值所对应点频带出发开始搜索。例如，假设多普勒频移的搜索范围为2±10kHz，搜索步长设置为500Hz，那么接收机从多普勒频移为2kHz的中间频带开始搜索，然后依次搜索中心频率为1.5kHz，2.5kHz，1.0kHz等总共41个频带。在当前某个频带内搜索信号时，接收机复制一个频率值为该频带中心频率的载波信号，并让其与接收信号混频，以捕获实际频率值位于该频带之内的接收信号。接收机还需要复现当前搜索的卫星所发射的卫星信号中的PRN码，然后移动这个复现码的码相位，在确定了码相位的搜索范围以后，以一定的顺序依次搜索该范围内的各个码相位，直到与该卫星的PRN码发生相关为止。若某颗卫星在二维搜索过程中实际得到的在各个搜索单元上的非相干积分值，其中位于二维搜索范围中的某个单元上出现峰值，不但明显高于其余搜索单元上的检测量幅值，而且又超过捕获门限值，这样该卫星信号被成功捕获。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中确定的卫星信号多普勒频移的搜索范围过大，需要对所有卫星的所涉及的频带进行搜索，其中很多卫星并不在接收机当前所处位置的可见范围内，因此导致捕获时间过长并且产生较多的冗余搜索过程，捕获卫星的时间久且效率低。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种捕获卫星信号的方法及接收机。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种捕获卫星信号的方法，所述方法包括：

根据当前时间，预先存储的卫星历书以及预设的本地粗略位置，确定当前可见的卫星；

对所述当前可见的卫星计算卫星多普勒频移的频点，设置多普勒频移搜索范围；

根据设置的所述多普勒频移搜索范围和预设的码相位的搜索范围，对所述当前可见的卫星进行二维搜索，捕获所述当前可见的卫星的卫星信号。

其中，所述根据当前时间，预先存储的卫星历书以及预设的本地粗略位置，确定当前可见的卫星，包括：

根据当前时间以及预先存储的卫星历书，计算各个卫星在地心地固坐标系中的位置；

获取预设的本地粗略位置，并将所述本地粗略位置转化成为地心地固坐标系中的位置；

根据所述本地粗略位置在地心地固坐标系中的位置和所述各个卫星在地心地固坐标系中的位置，计算各个卫星相对于接收机的仰角；

将相对于接收机的仰角超过预设阈值的卫星确定为当前可见的卫星。

其中，所述对所述当前可见的卫星计算卫星多普勒频移的频点，设置多普勒频移搜索范围，包括：

根据所述当前可见的卫星对应的卫星历书中的轨道参数确定所述当前可见的卫星的速度；

根据所述速度，预先保存的所述当前可见的卫星发射的卫星信号的波长以及所述当前可见的卫星与接收机的镜像单位向量计算卫星多普勒频移的频点；

将所述计算得到的卫星多普勒频移的频点，以及根据预设搜索步长选定所述计算得到的卫星多普勒频移的频点前一个频点和所述计算得到的卫星多普勒频移的频点后一个频点，设置所述当前可见的卫星的多普勒频移搜索范围。

其中，所述根据当前时间，预先存储的卫星历书以及预设的本地粗略位置，确定当前可见的卫星，具体为：

按预设周期执行根据当前时间，预先存储的卫星历书以及预设的本地粗略位置，确定当前可见的卫星。

另一方面，提供了一种捕获卫星信号的接收机，所述接收机包括：

确定模块，用于根据当前时间，预先存储的卫星历书以及预设的本地粗略位置，确定当前可见的卫星；

计算模块，用于对所述当前可见的卫星计算卫星多普勒频移的频点，设置多普勒频移搜索范围；

捕获模块，用于根据设置的所述多普勒频移搜索范围和预设的码相位的搜索范围，对所述当前可见的卫星进行二维搜索，捕获所述当前可见的卫星的卫星信号。

其中，所述确定模块，包括：