一種gnss衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水搜索方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種應(yīng)用于GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水搜索方法，所述方法包括：步驟1，偽碼移位存儲器中存儲偽碼長度等于數(shù)據(jù)移位存儲器長度時，將所存儲的偽碼碼片復(fù)制存儲到偽碼存儲器；步驟2，偽碼存儲器內(nèi)的偽碼碼片與存滿在數(shù)據(jù)位移存儲器中且周期性滑動的數(shù)據(jù)流的對應(yīng)單元進(jìn)行周期性的符號運算和累加求和；步驟3，當(dāng)數(shù)據(jù)流周期性滑動次數(shù)等于數(shù)據(jù)移位存儲器長度后，將偽碼移位存儲器中的偽碼碼片復(fù)制存儲到偽碼存儲器，重復(fù)步驟2。采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，只需要少量的移位存儲單元便可以完成復(fù)雜的偽碼相位搜索運算。
【專利說明】ー種GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水搜索方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及ー種GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水搜索方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System,GNSS)利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行定時、定位和測距，能在全世界范圍內(nèi)實現(xiàn)全天候、全方位連續(xù)為海上、陸地和空中的用戶提供實時高精度的三維空間、速度和時間信息。目前，GNSS包含了美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS、歐盟的Galileo系統(tǒng)、中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，以GPS系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)主要由三部分組成，即空間部分、地面控制部分和用戶裝置部分?？臻g部分由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個道平面上。地面控制部分由負(fù)責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個地面控制系統(tǒng)的工作的主控站、在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電文的地面天線、作為數(shù)據(jù)自動收集中心的監(jiān)測站和通訊輔助系統(tǒng)組成。用戶裝置部分主要由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成。
[0003]目前，在對GNSS衛(wèi)星信號進(jìn)行捕獲時，由于偽碼碼長通常較長，所以對偽碼相位的搜索涉及到巨大的運算。現(xiàn)有技術(shù)通常采用緩存數(shù)據(jù)，集中剝離的方式，具體操作如附圖1所示:
001為信號數(shù)據(jù)流，由數(shù)據(jù)包組成，每個數(shù)據(jù)包是以偽碼碼片長度為單位的信號相干積分值。
[0004]002為用于存儲數(shù)據(jù)包的移位存儲器，每間隔ー個碼片時長，該存儲器就會把已存信號左移一次，并將當(dāng)前包存儲在存儲器最右邊的単元內(nèi)，每當(dāng)完成n個數(shù)據(jù)包的存儲吋，002將其所有存儲內(nèi)容復(fù)制給003。
[0005]003為數(shù)據(jù)存儲器，其作用是保存連續(xù)n個碼片時長的數(shù)據(jù)包，在接下來的n個碼片時間內(nèi)不變，直到完成這些數(shù)據(jù)內(nèi)所有碼相位的匹配捜索。
[0006]004為ー個完整的衛(wèi)星原始偽碼，即0相位碼，從第一個碼片到最后ー個碼片順序排列，為不失一般性，碼長設(shè)為m。
[0007]005和006分別是通過對004左移而得到的I相位碼，和m_l相位碼。
[0008]附圖1中描述了目前普遍應(yīng)用，并且行之有效的偽碼剝離方法。
[0009]附圖1中所取的數(shù)據(jù)長度為n，最為簡單的ー種實施方案便是取n的值為碼長m，一次輪運算就能完成一個碼長周期上所有碼相位的剝離操作，處理效率極高，但這種方式的資源消耗是不能接受的。
[0010]以北斗II衛(wèi)星信號為例，偽碼長度為2046，假設(shè)ー個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)位寬為10比特，在一輪運算中進(jìn)行2046個數(shù)據(jù)上的2046個偽碼相位的捜索，資源消耗情況為:
1.數(shù)據(jù)存儲單元40920(002和003，單位:bit);
2.偽碼移位存儲單元2046(004，005和006，單位:bit)；
3.數(shù)據(jù)移位次數(shù)41861160(按bit計，單位:bit*次)；
4.偽碼移動次數(shù)4186116(按bit計，單位:bit*次); 5.相關(guān)累計次數(shù)4186116(20比特加)；
6.碼片剝離次數(shù)4186116(根據(jù)碼片正負(fù)，對數(shù)據(jù)去補(bǔ)碼或者原碼)。
[0011]7.遍歷搜索時間I毫秒。
[0012]這種數(shù)量的資源消耗是不能接受的，為了解決資源消耗的問題，傳統(tǒng)作法也對此方法作了優(yōu)化，即并不在一輪運算中完成2046個碼片長度上的所有相位捜索。假設(shè)每次匹配32個碼片(取32并不存在特殊含義，只是為了給出ー個統(tǒng)ー的量化值，方便和本發(fā)明的資源消耗做等效對比)長度上的32個偽碼相位。
這種方式在一個偽碼長度上的資源消耗情況為:
1.數(shù)據(jù)存儲單元640(002和003，單位:bit);
2.偽碼移位存儲單元2046(004，005和006，單位:bit)；
3.數(shù)據(jù)移位次數(shù)655360(按bit計，單位:bit*次)；
4.偽碼移動次數(shù)4186116(按bit計，單位:bit*次);
5.相關(guān)累計次數(shù)65472(20比特加)；
6.碼片剝離次數(shù)65472(根據(jù)碼片正負(fù)，對數(shù)據(jù)去補(bǔ)碼或者原碼)；
7.遍歷搜索時間64毫秒。
[0013]
完成整個2046個數(shù)據(jù)上2046個相位搜索消耗時間為前一種方案的64倍。顯然這是一種資源消耗，和運算速度折中的優(yōu)化，使兩者都處于可以接受的范圍內(nèi)。
[0014]附圖1給出了目前采用的偽碼相位捜索方法，本發(fā)明是在該基礎(chǔ)上，提出的ー種新的應(yīng)用于GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水捜索方法，能夠更有效的節(jié)省資源消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的是提供ー種應(yīng)用于GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水捜索方法，能夠有效減少偽碼相位搜索時候的資源消耗。
[0016]本發(fā)明提供ー種應(yīng)用于GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水捜索方法，所述方法包括:
步驟1，偽碼移位存儲器中存儲偽碼長度等于數(shù)據(jù)移位存儲器長度時，將所存儲的偽碼碼片復(fù)制存儲到偽碼存儲器；
步驟2，偽碼存儲器內(nèi)的偽碼碼片與存滿在數(shù)據(jù)位移存儲器中且周期性滑動的數(shù)據(jù)流的對應(yīng)單元進(jìn)行周期性的符號運算和累加求和；
步驟3，當(dāng)數(shù)據(jù)流周期性滑動次數(shù)等于數(shù)據(jù)移位存儲器長度后，將偽碼移位存儲器中的偽碼碼片復(fù)制存儲到偽碼存儲器，重復(fù)步驟2。
[0017]更進(jìn)一歩，所述周期性滑動是指所述數(shù)據(jù)流每間隔ー個碼片時長，數(shù)據(jù)在所述數(shù)據(jù)移位存儲器中向數(shù)據(jù)流方向滑動ー個碼片。
[0018]更進(jìn)一歩，所述符號運算是指，當(dāng)偽碼為I的時候，對數(shù)據(jù)取補(bǔ)碼；當(dāng)偽碼為0的時候，對數(shù)據(jù)取原碼。
[0019]更進(jìn)一歩，所述周期性的符號運算和累加求和，是指數(shù)據(jù)流每滑動一次，所述數(shù)據(jù)流與偽碼碼片就進(jìn)行一次符合運算和累加求和。
[0020]更進(jìn)一歩，所述GNSS衛(wèi)星信號為北斗2代衛(wèi)星信號。[0021]采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，只需要少量的移位存儲單元便可以完成復(fù)雜的偽碼相位捜索運算，并且可以根據(jù)具體實現(xiàn)系統(tǒng)中的需求，靈活的調(diào)節(jié)并行捜索相位數(shù)，和流水線的長度來解決資源消耗和運算速度之間，以及捜索時間和系統(tǒng)靈敏之間的矛盾。
[0022]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是GNSS衛(wèi)星信號的一般偽碼相位搜索示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例GNSS衛(wèi)星信號偽碼相位流水搜索示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]圖1是GNSS衛(wèi)星信號的一般偽碼相位搜索示意圖；圖2是本發(fā)明實施例GNSS衛(wèi)星信號偽碼相位流水捜索示意圖。
[0026]本發(fā)明的方案根據(jù)實時信號的流水特點設(shè)計，只需要少量的移位存儲單元便可以完成復(fù)雜的偽碼相位捜索運算，并且可以根據(jù)具體實現(xiàn)系統(tǒng)中的需求，靈活的調(diào)節(jié)并行搜索相位數(shù)，和流水線的長度來解決資源消耗和運算速度之間，以及捜索時間和系統(tǒng)靈敏之間的矛盾。
[0027]附圖2給出了本發(fā)明實施例的具體實施步驟:
101為信號數(shù)據(jù)流，含義和001 —致。
[0028]102為數(shù)據(jù)移位存儲器，數(shù)據(jù)移動方式和002 —致，和附圖1所描述的方法差異在于不需要復(fù)制到另外ー個存儲器，而是直接參與運算。
[0029]103為偽碼移位存儲器，位寬為lbit，該存儲器接收偽碼流送來的偽碼，進(jìn)行移位存儲，每n個碼片向偽碼存儲器復(fù)制一次。
[0030]104，106，108，110，為同一個偽碼存儲器存儲的碼片，該存儲器的更新周期為n個碼片時長，其中104，106，108為第一輪n個碼片的情況，110為第二輪更新后的情況。
[0031]105，107，109，111，為每ー個數(shù)據(jù)流更新時刻參與運算的數(shù)據(jù)序列，即102在不同時刻的存儲內(nèi)容。
[0032]在附圖2中第一歩中，104和105對應(yīng)單元進(jìn)行符號運算，原理為，偽碼為I的時候，即負(fù)號，對數(shù)據(jù)取補(bǔ)碼，偽碼為0的時候，即正號，對數(shù)據(jù)取原碼，然后累加求和。
[0033]第二步中數(shù)據(jù)流在移位存儲器102中滑動一次，得到數(shù)據(jù)序列107，104保持不變，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和偽碼的相對相位移動，然后同樣進(jìn)行符號運算，累加求和。
[0034]第n步為本輪操作的最后一歩，這ー步結(jié)束后103賦值給偽碼存儲器得到110，第二輪對匹配開始。
[0035]本實施例中，利用數(shù)據(jù)流和偽碼流自身的流水特性，鎖定比特位寬較少的偽碼(偽碼lbit,數(shù)據(jù)IObit),從而節(jié)省了存儲單元。
[0036]還是以n=32為例，資源消耗情況如下:
1.數(shù)據(jù)存儲單元320 (102，單位:bit) ; 2.偽碼移位存儲單元64(103，104，單位:bit);
3.數(shù)據(jù)移位次數(shù)654720(按bit計，單位:bit*次)；
4.偽碼移動次數(shù)65472(按bit計，單位:bit*次)；
5.相關(guān)累計次數(shù)65472(20比特加)；
6.碼片剝離次數(shù)65472(根據(jù)碼片正負(fù)，對數(shù)據(jù)去補(bǔ)碼或者原碼)；
7.遍歷搜索時間64毫秒。
[0037]本實例利用數(shù)據(jù)和偽碼流水性的特點，只對本輪要使用的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，可以較大程度減少存儲空間和移位操作次數(shù)。在本實例中整個運算是基于輪(每輪32個數(shù)據(jù)包)的處理，只需要對參與運算的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。
[0038]需要額外指出的是，本發(fā)明設(shè)計的n個碼片中的n的數(shù)量，是可以根據(jù)具體情況來設(shè)定的，不局限于本發(fā)明實施例中的n=32。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.ー種GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水捜索方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟1，偽碼移位存儲器中存儲偽碼長度等于數(shù)據(jù)移位存儲器長度時，將所存儲的偽碼碼片復(fù)制存儲到偽碼存儲器； 步驟2，偽碼存儲器內(nèi)的偽碼碼片與存滿在數(shù)據(jù)位移存儲器中且周期性滑動的數(shù)據(jù)流的對應(yīng)單元進(jìn)行周期性的符號運算和累加求和； 步驟3，當(dāng)數(shù)據(jù)流周期性滑動次數(shù)等于數(shù)據(jù)移位存儲器長度后，將偽碼移位存儲器中的偽碼碼片復(fù)制存儲到偽碼存儲器，重復(fù)步驟2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水捜索方法，其特征在于，所述周期性滑動是指所述數(shù)據(jù)流每間隔ー個碼片時長，數(shù)據(jù)在所述數(shù)據(jù)移位存儲器中向數(shù)據(jù)流方向滑動ー個碼片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水捜索方法，其特征在于，所述符號運算是指，當(dāng)偽碼為I的時候，對數(shù)據(jù)取補(bǔ)碼；當(dāng)偽碼為O的時候，對數(shù)據(jù)取原碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水捜索方法，其特征在干，所述周期性的符號運算和累加求和，是指數(shù)據(jù)流每滑動一次，所述數(shù)據(jù)流與偽碼碼片就進(jìn)行一次符合運算和累加求和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的GNSS衛(wèi)星信號捕獲中的偽碼相位流水捜索方法，其特征在于，所述GNSS衛(wèi)星信號為北斗2代衛(wèi)星信號。
【文檔編號】G01S19/30GK103472469SQ201210182870
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】毛磊 申請人:東莞市泰斗微電子科技有限公司