[发明专利]GNSS信号压缩捕获装置的压缩相关模块及实现方法

摘要

本发明的目的是提供一种用于GNSS信号压缩捕获处理装置的压缩并行相关模块及其实现方法。所述GNSS信号压缩捕获处理装置由接收天线模块、射频模块、信号处理模块和应用处理模块组成。所述信号处理模块包括压缩并行相关模块，通过在压缩并行相关模块中设计合适的稀疏化矩阵，能够对接收信号的变化形式进行稀疏化表示。对接收信号进行压缩并行相关运算，大大减少了并行相关的路数，从而极大地减少了计算量，虽然得到较少的测量值，却可以利用这些测量值以一定精度恢复稀疏信号，进而能够得到捕获所需要的信息。当系统体制改变时，信号处理模块的基本结构不变，调整其中的生成参数或存储数据即可。

主权项

1.一种用于GNSS信号压缩捕获处理装置的压缩并行相关模块的实现方法，所述GNSS信号的压缩捕获处理装置的方法包括如下步骤：步骤一：接收天线模块接收发射机发出的模拟射频信号，并将模拟射频信号传递给射频模块；步骤二：射频模块将模拟射频信号转化为模拟中频信号，并将模拟中频信号传递到信号处理模块；步骤三：信号处理模块中的A/D变换器把模拟中频信号转化为数字中频信号；再经过捕获模块的压缩并行相关模块进行压缩并行相关处理，得到各路压缩相关值并输出至恢复模块；步骤四：在捕获模块的恢复模块中进行信号恢复工作，并进行捕获信息的检测和信号的估计，得到卫星号码，满足精度的载波频率，码相位延迟信息，并传递到跟踪模块；步骤五：跟踪模块根据捕获模块得到的各颗卫星的粗略多普勒频率进行进一步的跟踪处理，得到较为精确的载波多普勒频率信息；步骤六：提取模块从捕获模块、跟踪模块中提取信息，得到所需要的各种定位需要的信息，输出至应用处理模块；其中，步骤三中压缩并行相关模块的实现方法具体为：首先生成降维矩阵，然后将本地载波、本地码与降维矩阵元素合路，生成各路相关函数，最后将各路相关函数与输入的数字中频信号进行相关运算，得到各路压缩相关值；将各路压缩相关值输出至恢复模块；首先，降维矩阵生成单元以一定的方式生成降维矩阵AP×N，维数为P×N，也就是压缩感知理论中的测量矩阵，P＜＜N，但是大于一定的底限值，底限值取决于测量矩阵类型，与稀疏度e有关，对于搜星来说，4颗星足以定位，取e＝4即可；考虑可能在天上的卫星信号数目，和考虑干扰和多径影响，或者其他特殊应用的需要也可以取e≥4的值；然后，压缩并行相关单元中的合路单元根据输入的载波、码、与降维矩阵，以如下方式合路在一起，生成各路相关函数ψp(i，k)：其中，p＝1，2，…，P，n＝1，2，…N；i＝1，2，...，I表示第i颗卫星的信号；n是采样序号，n＝1，2，3，…；T_s是采样时间间隔，C_i(·)是编号为i的卫星的扩频码序列；t_0i是参考时刻；hT_s是参考时刻t_0i时的本地码相位延迟；ω₀是数字中频频率；Δω是搜索的频格大小，k是搜索频率的指数，k取‑K到K之间的整数，ω_max是可能出现的多普勒频率的最大绝对值，取向下取整运算；是对参考时刻t_0i时的载波相位的估计；最后，在相关单元中，将各路相关函数ψp(i，k)与输入的数字中频信号r(n)进行相关运算，得到各路压缩相关值cp(i，k)：p＝1，2，…，P表示压缩通道的标号，进行相关的采样点数据是N个，即从n＝1到N，r(n)是模拟中频信号经A/D转换器之后成为数字中频信号；化简后表达式为其中，为了方便，只表示了第i颗卫星的各路压缩相关值；τ_ni是参考时刻t_0i接收到的初始码相位延迟；φ_ni为参考时刻t_0i时的载波相位；D_i是导航数据，ω_di多普勒频率，假设在积分期间内，D_i不变，ω_di近似不变；是GNSS码的自相关函数，T_accu是相关积分时间，这里取GNSS码的周期；函数Sa(x)＝sin(x)/x。