专利名称：一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及卫星通信领域，尤其是涉及一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统。
背景技术：
全球导航卫星系统(GNSS)室外定位技术的研究与应用已经很普遍。GNSS接收机处理信号时需要用到捕获系统。捕获系统用来检测从天线端是否接收到有效的GNSS信号。而本地产生的伪随机序列(PRN)码需要与接收信号同步，才能对接收信号进行解扩。捕获系统需要同时估计出本地信号与接收信号的PRN码相位差和载波多普勒频移，以便用于接收机后续的跟踪。因此，GNSS信号的捕获是一种二维搜索过程，即PRN码的相位和信号多普勒频偏都要由捕获过程给出。传统的捕获系统大多采用时域的串行捕获和频域的FFT方法捕获这两种相关技术。采用时域的传串行捕获原理简单且易于实现，但是捕获时间很长；采用频域的FFT方法捕获大大降低了捕获的时间，但是其进行FFT操作通常会受到处理器运算能力的限制，而且会占用较多资源。另外，不同捕获系统所采用的算法具有独立性和非兼容性，导致不同捕获系统之间的移植能力低下。一旦捕获系统定型，很难再做扩展。综上，现有技术的主要缺点是占用资源过多，不同捕获系统之间的移植能力低下，难以同时兼顾资源和搜索速度，因此很难满足不同应用场景的需求。
实用新型内容为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，以达到资源与搜索速度的平衡。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，该系统包括第一数控振荡器，所述第一数控振荡器的输出端依次连接有半带滤波器、抽取器、记忆存储器和相关器。进一步，所述相关器包括地址控制模块、频偏调整�？�、子相关器�？�、计数器和GOLD码生成�？椋龅刂房刂颇？榈牡谝皇淙攵擞胨黾且浯娲⑵鞯氖涑龆肆樱龅刂房刂颇？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谝皇涑龆肆樱龅刂房刂颇？榈氖涑龆擞胨銎灯髡？榈牡谝皇淙攵肆樱銎灯髡？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡诙涑龆肆樱銎灯髡？榈氖涑龆擞胨鲎酉喙仄髂？榈牡谝皇淙攵肆樱鲎酉喙仄髂？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谌涑龆肆樱鲎酉喙仄髂？榈牡谌淙攵擞胨鯣OLD码生成�？榈氖涑龆肆樱鯣OLD码生成模块的输入端与所述计数器的第四输出端连接。进一步，所述子相关器模块包括相乘单元，所述相乘单元的第一输入端与所述频偏调整�？榈氖涑龆肆樱鱿喑说ピ牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谌涑龆肆樱鱿喑说ピ牡谌淙攵擞胨鯣OLD码生成�？榈氖涑龆肆樱鱿喑说ピ氖涑龆艘来瘟佑欣奂拥ピ�、绝对值运算单元和峰值检测单元。[0009]进一步，所述频偏调整模块包括第二数控振荡器和频偏控制单元，所述第二数控振荡器的第一输入端与所述地址控制�？榈氖涑龆肆樱龅诙卣竦雌鞯牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡诙涑龆肆樱龅诙卣竦雌鞯氖涑龆擞胨銎灯刂频ピ牡谝皇淙攵肆樱銎灯刂频ピ牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡牡诙涑龆肆樱銎灯刂频ピ氖涑龆擞胨鲎酉喙仄髂？榈氖淙攵肆�。[0010]进一步，所述子相关器�？榛拱ㄇ宄案次坏ピ銮宄案次坏ピ牡谝皇涑龆擞胨鱿喑说ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡诙涑龆擞胨隼奂拥ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡谌涑龆擞胨鼍灾翟怂愕ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡谒氖涑龆擞胨龇逯导觳獾ピ氖淙攵肆�。[0011]进一步，所述子相关器�？槲桓龌蚨喔霾⑿辛拥淖酉喙仄�。[0012]进一步，所述相关器的输出端还连接有跟踪�？椋龈倌？榘ú⒘辛拥难映偎ɑ�、锁相环和锁频环，所述延迟锁定环的输入端与所述相关器的第一输出端连接，所述锁相环的输入端与所述相关器的第二输出端连接，所述锁频环的输入端与所述相关器的第三输出端连接。[0013]本实用新型的有益效果是:包括用于相关搜索的相关器，能在搜索过程中对资源与搜索速度进行灵活配置，从而提高资源的利用率。而且，不同捕获系统只需要替换本地的GOLD码生成器以及调整计算的速度，兼容性和可移植性较好。进一步，子相关器�？槲桓龌蚨喔霾⑿辛拥淖酉喙仄鳎虼吮臼涤眯滦涂梢允实痹黾踊蚣跎僮酉喙仄鞯氖浚源锏阶试春退阉魉俣鹊钠胶猓佣悴煌τ贸【暗男枨�。
[0014]图1为本实用新型一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统的系统框图；[0015]图2为本实用新型相关器�？榈淖槌煽蛲迹籟0016]图3为本实用新型相关器子�？榈淖槌煽蛲迹籟0017]图4为本实用新型频偏调整�？榈淖槌煽蛲�具体实施方式
[0018]下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步说明。[0019]参照图1，一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，该系统包括:该系统包括第一数控振荡器，所述第一数控振荡器的输出端依次连接有半带滤波器、抽取器、记忆存储器和相关器。[0020]其中，第一数控振荡器，用于对输入信号进行数字下变频，从而生成同相正交信号；半带滤波器，用于滤除同相正交信号的高频噪声；抽取器，用于对滤波后的信号进行抽�。佣档托藕诺乃俾剩患且浯娲⑵鳎糜诖娲⒊槿『蟮男藕牛幌喙仄鳎糜诖蛹且浯娲⑵魈崛⌒藕沤邢喙厮阉�。而第一数控振荡器的输入信号为经过模拟下变频、模数转换等处理的数字中频信号。输入的数字中频信号首先经过第一数控振荡器分为两路信号:正交分量信号和同相分量信号。接着，正交分量信号依次经过第一半带滤波器和第一抽取器处理后进而在记忆存储器存储起来，而同相分量信号依次经过第二半带滤波器和第二抽取器处理后进而在记忆存储器存储起来。最后，相关器从记忆存储器提取存储信号进行相关搜索，从而完成信号的捕获这一过程。在本实施方式中，相关器在搜索过程中对资源与搜索速度进行灵活配置(根据实际需要平衡资源和搜索速度)，能满足不同资源需求与速度需求，从而提高资源的利用率。参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述相关器包括地址控制�？�、频偏调整�？�、子相关器�？�、计数器和GOLD码生成�？椋龅刂房刂颇？榈牡谝皇淙攵擞胨黾且浯娲⑵鞯氖涑龆肆樱龅刂房刂颇？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谝皇涑龆肆樱龅刂房刂颇？榈氖涑龆擞胨銎灯髡？榈牡谝皇淙攵肆樱銎灯髡？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡诙涑龆肆樱銎灯髡？榈氖涑龆擞胨鲎酉喙仄髂？榈牡谝皇淙攵肆樱鲎酉喙仄髂？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谌涑龆肆樱鲎酉喙仄髂？榈牡谌淙攵擞胨鯣OLD码生成�？榈氖涑龆肆樱鯣OLD码生成�？榈氖淙攵擞胨黾剖鞯牡谒氖涑龆肆�。其中，地址控制模块，用于读取记忆存储器的数据；频偏调整模块，用于调整地址控制�？槎寥〉氖菪藕诺钠灯籊0LD码生成�？椋糜谏杀镜氐腉OLD码；子相关器�？椋糜诙跃灯髡蟮男藕乓约癎OLD码生成�？樯傻谋镜谿OLD码进行相关运算，判断是否有对应的伪随机码存在；计数器，用于控制所述地址控制�？�、频偏调整�？�、GOLD码生成�？楹妥酉喙仄髂？榈募扑闶毙蚝退俣�。另外，输入信号为记忆存储器存储的两路信号，GOLD码为伪随机码的一种，而生成本地的GOLD码提供给子相关器模块进行运算，计数器用来保证各�？橹涞氖菡Ａ鞫２握胀�3，进一步作为优选的实施方式，所述子相关器�？榘ㄏ喑说ピ鱿喑说ピ牡谝皇淙攵擞胨銎灯髡？榈氖涑龆肆樱鱿喑说ピ牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谌涑龆肆樱鱿喑说ピ牡谌淙攵擞胨鯣OLD码生成模块的输出端连接，所述相乘单元的输出端依次连接有累加单元、绝对值运算单元和峰值检测单元。其中，相乘单元，用于对经过频偏调整后的信号和本地生成的GOLD码进行相乘运算；累加单元，用于对相乘后的数据进行累加处理；绝对值运算单元，用于对累加后的数据进行求绝对值运算；峰值检测单元，用于检测求绝对值运算后的信号的峰值，并输出峰值的位置信息和能量信息。而子相关器�？槎孕藕诺乃阉鞴逃肫ヅ渎瞬ㄆ饕恢拢帽镜厣傻腉LOD码与输入信号相乘、累加和求求绝对值，进而通过移位搜索(即峰值检测)寻找出最大值时对应的位置、能量等信息。在本实施方式中，子相关器�？椴捎昧讼壤奂釉僮鱿喙氐姆窍喙乩奂臃绞剑氪车姆窍喙乩奂硬煌渫ü档投嗥绽掌灯乃阉鞑匠だ捶乐蛊灯鸬睦奂拥窒佣档土思且浯娲⑵鞯南�。多普勒频偏的搜索步长=0.5/[非相关累加次数*(子相关器相关长度/4092))]。多普勒频偏的搜索步长最大值为0.5khz,在搜索过程中可以根据实际需要降低多普勒频偏的搜索步长，即通过提高搜索精度来防止频偏引起的累加抵消。例如将搜索步长变为0.25khz、0.125khz和0.0625khz等。参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述频偏调整�？榘ǖ诙卣竦雌骱推灯刂频ピ龅诙卣竦雌鞯牡谝皇淙攵擞胨龅刂房刂颇？榈氖涑龆肆樱龅诙卣竦雌鞯牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡诙涑龆肆樱龅诙卣竦雌鞯氖涑龆擞胨銎灯刂频ピ牡谝皇淙攵肆樱銎灯刂频ピ牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡牡诙涑龆肆樱銎灯刂频ピ氖涑龆擞胨鲎酉喙仄髂？榈氖淙攵肆�。其中，第二数控振荡器，用于搜索输入信号的多普勒频偏；频偏控制单元，用于控制多普勒频偏的大小和方向。进一步作为优选的实施方式，所述子相关器�？榛拱ㄇ宄案次坏ピ銮宄案次坏ピ牡谝皇涑龆擞胨鱿喑说ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡诙涑龆擞胨隼奂拥ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡谌涑龆擞胨鼍灾翟怂愕ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡谒氖涑龆擞胨龇逯导觳獾ピ氖淙攵肆�。其中，相乘单元、累加单元、绝对值运算单元和峰值检测单元均设置有清除及复位单元。清除及复位单元的信号可手动输入。进一步作为优选的实施方式，所述子相关器�？槲桓龌蚨喔霾⑿辛拥淖酉喙仄�。其中，子相关器采用非实时的相关方式，因此可以利用增减子相关器的数量来控制资源与搜索速度。下面对本实用新型的子相关器作进一步说明:(I)子相关器的最小相关长度为1023*4，最小搜索长度也为1023*4，而记忆存储器的存储长度取决于子相关器的相关长度；(2)子相关器的工作频率为102.3Mhz或102.3Mhz以上(根据实际布线时序情况来设计子相关器的工作频率，例如工作频率为153.45Mhz)。(3)搜索时间计算采用I个子相关器(假设搜索37颗星，频偏搜索范围为-12khz +12khz，子相关器相关长度为4092，频偏搜索步长为0.5khz，相关器工作频率为102.3Mhz)的搜索时间=1023*4*1023*4*37* (24/0.5)/ (102.3*10e6) =290.7s ；而采用24个子相关器(假设搜索24颗星，频偏搜索范围为Okhz +12khz，子相关器相关长度为4092，频偏搜索步长为0.5khz，相关器工作频率为122.76Mhz)的搜索时间=1023*4*1023*4*24* (12/0.5)/ (24*122.76*10e6) =3.27s。可以看到，子相关器越多，搜索速度越快，但会相应占用更多的资源。多个子相关器在进行搜索时是并列的。因此，对多个GOLD码序列进行搜索的过程既可以采用I个子相关器进行多次搜索的方式，也采用多个子相关器同时对多个GOLD码搜索的方式，后者的搜索时间大为缩短。而且子相关器的数量不受搜索卫星的个数限制，例如资源满足情况下，搜索24颗星可采用48个或以上的子相关器。另外，不同卫星系统只需要替换本地GOLD码的生成器以及调整计算的速度，即可完成不同卫星系统的切换。进一步作为优选的实施方式，所述相关器的输出端还连接有跟踪�？椋龈倌？榘ú⒘辛拥难映偎ɑ�、锁相环和锁频环，所述延迟锁定环的输入端与所述相关器的第一输出端连接，所述锁相环的输入端与所述相关器的第二输出端连接，所述锁频环的输入端与所述相关器的第三输出端连接。其中，延迟锁定环，用于进行码元跟踪；锁相环，用于进行载波相位跟踪；锁频环，用于进行频率跟踪。 以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求1.一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，其特征在于，该系统包括第一数控振荡器，所述第一数控振荡器的输出端依次连接有半带滤波器、抽取器、记忆存储器和相关器。
2.根据权利要求1所述的一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，其特征在于，所述相关器包括地址控制�？�、频偏调整�？�、子相关器�？椤⒓剖骱虶OLD码生成�？椋龅刂房刂颇？榈牡谝皇淙攵擞胨黾且浯娲⑵鞯氖涑龆肆樱龅刂房刂颇？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谝皇涑龆肆樱龅刂房刂颇？榈氖涑龆擞胨銎灯髡？榈牡谝皇淙攵肆樱銎灯髡？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡诙涑龆肆樱銎灯髡？榈氖涑龆擞胨鲎酉喙仄髂？榈牡谝皇淙攵肆樱鲎酉喙仄髂？榈牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谌涑龆肆樱鲎酉喙仄髂？榈牡谌淙攵擞胨鯣OLD码生成模块的输出端连接，所述GOLD码生成�？榈氖淙攵擞胨黾剖鞯牡谒氖涑龆肆�。
3.根据权利要求2所述的一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，其特征在于，所述子相关器�？榘ㄏ喑说ピ鱿喑说ピ牡谝皇淙攵擞胨銎灯髡？榈氖涑龆肆樱鱿喑说ピ牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡谌涑龆肆樱鱿喑说ピ牡谌淙攵擞胨鯣OLD码生成�？榈氖涑龆肆樱鱿喑说ピ氖涑龆艘来瘟佑欣奂拥ピ�、绝对值运算单元和峰值检测单元。
4.根据权利要求3所述的一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，其特征在于，所述频偏调整模块包括第二数控振荡器和频偏控制单元，所述第二数控振荡器的第一输入端与所述地址控制�？榈氖涑龆肆樱龅诙卣竦雌鞯牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡诙涑龆肆樱龅诙卣竦雌鞯氖涑龆擞胨銎灯刂频ピ牡谝皇淙攵肆樱銎灯刂频ピ牡诙淙攵擞胨黾剖鞯牡牡诙涑龆肆樱銎灯刂频ピ氖涑龆擞胨鲎酉喙仄髂？榈氖淙攵肆�。
5.根据权利要求4所述的一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，其特征在于，所述子相关器�？榛拱ㄇ宄案次坏ピ銮宄案次坏ピ牡谝皇涑龆擞胨鱿喑说ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡诙涑龆擞胨隼奂拥ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡谌涑龆擞胨鼍灾翟怂愕ピ氖淙攵肆樱銮宄案次坏ピ牡谒氖涑龆擞胨龇逯导觳獾ピ氖淙攵肆�。
6.根据权利要求2-5任一项所述的一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，其特征在于，所述子相关器�？槲桓龌蚨喔霾⑿辛拥淖酉喙仄�。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，其特征在于，所述相关器的输出端还连接有跟踪�？椋龈倌？榘ú⒘辛拥难映偎ɑ贰⑺嗷泛退祷罚鲅映偎ɑ返氖淙攵擞胨鱿喙仄鞯牡谝皇涑龆肆樱鏊嗷返氖淙攵擞胨鱿喙仄鞯牡诙涑龆肆樱鏊祷返氖淙攵擞胨鱿喙仄鞯牡谌涑龆肆�。
专利摘要本实用新型公开了一种高灵活度的定位卫星信号捕获系统，该系统包括第一数控振荡器，所述第一数控振荡器的输出端依次连接有半带滤波器、抽取器、记忆存储器和相关器。本实用新型包括用于相关搜索的相关器，能在搜索过程中对资源与搜索速度进行灵活配置，从而提高资源的利用率；不同捕获系统只需要替换本地的GOLD码生成器以及调整计算的速度，兼容性和可移植性较好。进一步，本实用新型可以适当增加或减少子相关器的数目，以达到资源和搜索速度的平衡。本实用新型广泛应用于卫星通信领域。
文档编号G01S19/24GK202975331SQ20122062762
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者郝禄国, 杨建坡, 余嘉池, 曾文彬 申请人:奥维通信股份有限公司
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