[发明专利]GNSS信号压缩捕获装置的恢复模块及实现方法

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恢复模块。恢复模块可以利用经过较少次相关运算得到的较少维数的测量值，通过恢复模块中设计生成的传感矩阵，以一定精度恢复所需要的信息，包括GNSS信号捕获所需要的卫星号、载波多普勒，码相位延迟、幅度等。压缩并行相关模块当系统体制改变时，信号处理模块的基本结构不变，调整其中的参数和码序列就能够对不同种类的GNSS信号进行处理。

主权项

1.一种用于GNSS信号压缩捕获处理装置的恢复模块的实现方法，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；再经过捕获模块进行压缩并行相关处理，得到各路压缩相关值；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，步骤四中恢复模块的实现方法具体为：首先生成传感矩阵B，并根据得到的各路压缩相关值进行信号恢复工作，再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；所述步骤四中捕获模块中恢复模块中进行的处理为：首先生成传感矩阵，并根据得到的各路压缩相关值进行信号恢复工作，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；首先恢复模块生成传感矩阵B，B＝[bp，n]P×N；其中，b_p，n是传感矩阵B的第p行，第n列的元素，p＝1，2，…，P，n＝1，2，…，N，其各个元素b_p，n由h＝1，2，…，N计算得到；R_i(nT_s)是GNSS信号的码周期自相关函数；a_ij是降维矩阵A_P×N第i行、第j列的元素；降维矩阵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，也可以取e≥4的值；是GNSS码的周期自相关函数，T_accu是相关积分时间，这里取GNSS码的周期，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，对于不同体制卫星信号对应于不同的扩频码；信息恢复与检测单元将来自于压缩并行相关模块的各路压缩相关值cp(i，k)，结合输入的传感矩阵B进行恢复与信号检测运算；恢复算法可以用压缩感知重构算法；将cp(i，k)，p＝1，2，…，P，作为测量矢量y的各个元素，其中i表示卫星号，k表示搜索频格的指数，为了方便表示，先简化掉i，k指示，y＝[c1，c2，…cP]；将B＝[bp，n]P×N作为压缩感知的传感矩阵Θ；以上这些对应压缩感知算法中的y＝Θα，其中y是测量值，α是稀疏度为e的矢量，Θ是传感矩阵，满足RIP条件；压缩感知理论能够通过求解y＝Θα的逆问题求解出稀疏矢量α；信息恢复与检测单元通过压缩感知重构算法，恢复得到N×1维矢量s_i，k＝[s_i，k(1) s_i，k(2) … s_i，k(N)]^T，根据稀疏信号表示原理，应该找前e个绝对值较大的值及其位置，e为在频格k，卫星号i时的信号稀疏度，判断得到s_i，k(1)、s_i，k(2)、…、s_i，k(N)中绝对值的较大的e个幅度值为v∈{1，2，…，e}，如果该幅度值大于设置的检测门限，那么说明存在卫星i_v，在频格k_v的信号，较大元素的绝对值指示了信号的相对幅度，位置指示了信号的码相位延迟成功进行了信号的捕获检测，可以进一步估计得到卫星号码幅度信息载波频率的频格信息码相位延迟信息，并传递到跟踪模块。