[发明专利]一种高灵敏度北斗卫星信号捕获方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星信号的捕获方法，尤其涉及一种高灵敏度的北斗卫星信号的捕获方法和装置。

背景技术

卫星信号的捕获是输入的卫星信号与卫星导航接收机本地复现的扩频码进行相关运算（相关运算是指输入信号与本地信号相乘，然后积分或累加），然后根据扩频码的相关特性，检测累加结果是否出现峰值，从而检测卫星信号是否存在以及码相位位置。

当卫星信号较强时，采用1个扩频码周期的积分就可以检测到明显的相关峰值。当卫星信号较弱时，需要采用多个扩频码周期的积分，提高积分增益，才能检测到相关峰值。

多个扩频码周期的积分有相干积分和非相干积分两种方式。相干积分保持了信号的相位信息，所以在相干积分过程中需要保证多个扩频码周期的极性一致，因此相干积分的时间长度受到调制信号的限制。非相干积分不保持信号的相位信息，因此不受调制信号的影响，但是在输入信号较弱时，由于平方损失会降低非相干积分对提高增益的效果。所以检测较弱的卫星信号是需要较长的相干积分时间。

卫星导航接收机一般采用多个扩频码周期的相干积分再配合多次的非相干积分，然后将积分结果与门限比较。例如对于GPS的L1CA码卫星信号，扩频码周期是1毫秒，数据调制率为50bps，一个数据周期包含的连续20个扩频码周期极性一致，所以可以采用最大20ms的相干积分加上若干次的非相干积分。

对于北斗卫星导航系统BDS，由于信号调制体制的不同，无法实施上述传统的检测方法。北斗卫星在B1频率上播发两种导航信号，分别是D1信号和D2信号。

D1信号的扩频码周期为1毫秒，数据调制率为50bps。一个数据周期包括20个扩频码周期。另外D1信号上调制了NH码（Neumann Hoffman码），导致一个数据周期包含的20个扩频码的极性不同。D2信号扩频码周期为1毫秒，数据调制率为500bps。一个数据周期包括2个扩频码周期，在一个数据周期内的2个扩频码的极性相同。

对于BDS卫星D1信号，由于NH编码的存在，即使在同一调制数据周期内，连续的扩频码极性也不同。所以只能采用单扩频码周期的相干积分再加上多次非相干积分。较小的相干积分时间（单扩频码周期1毫秒），难以检测到弱信号，限制卫星导航接收机捕获北斗卫星信号的灵敏度。

因此，针对北斗卫星导航系统D1信号的扩频码极性不同，本领域的技术人员致力于开发一种在连续单扩频码周期相位不同的情况下，仍能进行多个扩频码周期的相干积分，并配合多次非相干积分的北斗卫星信号捕获方法和装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种高灵敏度北斗卫星信号的捕获方法和装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种高灵敏度北斗卫星信号捕获方法，其特征在于，包括：

步骤（401）输入输入信号；

步骤（402）将所述输入信号和本地载波信号进行混频，得到I路的基带信号和Q路的基带信号；

步骤（403）对所述I路的基带信号和所述Q路的基带信号分别进行扩频码调制和扩频码单周期积分；

步骤（404）对所述单周期积分的结果进行多相位相干积分，并对积分结果求幅度或功率；

步骤（405），对步骤（404）中求得的所述幅度或所述功率数据，共同进行非相干累加运算；

步骤（406），将非相干累加后的累加值与门限进行比较，检测并捕获卫星信号。

进一步地，所述输入信号是卫星导航接收机接收到的卫星信号经过射频放大、下变频和量化处理后的到的数字中频信号。

进一步地，所述步骤（402）中，所述本地载波信号与所述输入信号的相位相同，所述I路基带信号是所述输入信号与所述本地载波信号混频所得；所述Q路基带信号是所述输入信号与所述本地载波信号的正交信号混频所得。

进一步地，所述步骤（404）的对所述单周期积分的结果进行多相位相干积分，并对积分结果求幅度或功率，包括：

首先对所述I路和所述Q路的单扩频码周期积分的结果分别转换为并行输出若干个数据组，每一个数据组包含m个数据，所述I路的一个数据组为[I₁,......,I_m]，所述Q路的一个数据组为[Q₁,......,Q_m]；

然后分别对所述I路和所述Q路的每一个所述数据组进行多相位相干积分，每一个数据组经过多相位相干积分后得到k种不同的相位组，k=2^m-1；

最后对k种不同的所述相位组求幅度和功率，得到k个数据。