[发明专利]卫星导航接收机的信号捕获系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System， GNSS)的导航接收机，尤其涉及GNSS的卫星导航接收机的信号捕获系统 及方法。

背景技术

为了跟踪并解调GNSS的卫星导航信号，需要使用捕获单元获得信号的 码相位和载波多普勒频率的粗略估计。信号捕获单元是中频信号处理的重要 组成部分，用于实现对卫星扩频信号的快速粗略捕获，其性能将直接影响接 收机的性能指标。

GNSS信号是扩频信号，只有利用扩频码的相关特性才能从噪声中提取 出卫星信号。由于接收信号的频率分量中存在多普勒频移，所以信号的搜索 是二维搜索过程，即分别在码域和频域中对信号进行搜索。目前关于捕获算 法的研究有很多，比较常用的伪码捕获算法有基于快速傅立叶变换(FFT) 的频域捕获和匹配滤波器(Match Filter)时域捕获。

(一)基于FFT的频域捕获

基于FFT的频域捕获处理流程中，中频输入信号经数据预处理后，与 本地载波混频并经FFT转换到频域之后，与本地伪码信号的FFT共轭输出 结果相乘，经快速傅里叶逆变换(IFFT)后即可得到所有码相位的捕获输出。

虽然基于FFT的频域捕获能够实现码相位的并行快速捕获，但是其只 能适用于某一特定短码信号如全球定位系统(GPS)C/A码等，不能实现动 态配置；对于中长码信号，FFT点数的增加会使得硬件资源以几何级数增长； 不能改变搜索的码相位数量，即不能实现对指定的部分码相位搜索；以及不 能实现对载波多普勒的精细并行捕获等。

(二)匹配滤波器时域捕获

匹配滤波器实际上就是一个系数可变的有限冲激响应(FIR)滤波器， 通常用并行方式和倒置型实现，目前比较节省资源的类型有折叠匹配滤波器 和差分匹配滤波器等。匹配滤波器一般由三部分组成：移位寄存器、乘法器 组和多输入加法器。接收数据自左至右依次输入，最先接收到的数据应位于 最右。当接收到的信号序列滑过本地序列时，每一时刻产生一个相关结果。 当滑动到两个序列相位对齐时，相关结果将有一个峰值输出。

虽然匹配滤波器时域捕获能够实现码相位的并行快速捕获，但是其也只 能适用于某一特定短码信号如GPS C/A码等，不能实现动态配置；也不能 实现中长码信号捕获，滤波器阶数的增加会使得硬件资源以几何级数增长； 以及不能实现对载波多普勒的精细并行捕获等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于需要提供一种卫星导航接收机的信号 捕获系统及方法，以实现多个GNSS卫星信号的兼容处理。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种卫星导航接收机的信号 捕获系统，包括：

通道参数控制表，存储有多个逻辑通道的控制参数和状态参数；

数据存储器，与所述通道参数控制表相连，用于根据所述控制参数存储 所述接收机接收的卫星信号的中频采样数据；

数字下变频及降采样模块，与所述通道参数控制表及数据存储器相连， 用于根据所述控制参数及状态参数，对所述中频采样数据进行数字下变频和 降采样操作，获得零中频、低采样率的卫星采样数据；

相关能量累加及信号捕获模块，与所述通道参数控制表及数字下变频及 降采样模块相连，用于根据所述控制参数及状态参数完成卫星信号解扩、相 关能量累加和信号捕获输出。

优选地，所述数字下变频及降采样模块包括：

码数控振荡器，与所述通道参数控制表及数据存储器相连，用于根据所 述控制参数及状态参数从所述数据存储器中并行输出所述中频采样数据；

码生成器，与所述通道参数控制表、相关能量累加及信号捕获模块及码 数控振荡器相连，用于产生本地码；

数字下变频模块，与所述数据存储器及相关能量累加及信号捕获模块相 连，用于根据所述本地码对所述中频采样数据进行数字下变频及降采样处 理，得到所述卫星采样数据。

优选地，所述通道参数控制表存储的所述控制参数包括采样速率和码速 率；

所述码数控振荡器根据所述采样速率和码速率，确定从所述数据存储器 中读出的所述中频采样数据的数量。

优选地，所述码生成器包括通用码发生器或者存储码控制器。

优选地，所述相关能量累加及信号捕获模块，包括：