專利名稱：一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星信號多通道捕獲方法，特別是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星導(dǎo)航接收機由于能利用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)覆蓋全球的衛(wèi)星信號持續(xù)不斷地實時高精度地提供接收機所在位置速度及時間，在我國衛(wèi)星和飛船應(yīng)用領(lǐng)域顯示了越來越重要的作用。為滿足信號捕獲和接收機定位的快速和實時性，多通道信號捕獲成為一種必然?，F(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道捕獲方法主要有兩種，一種是在時域上多個通道內(nèi)進行碼和載波方向上的二維搜索，強調(diào)通道間的協(xié)同操作和控制(中國專利公開號CN102023302A，
公開日2011. 04. 20)，一種是利用FPGA等大規(guī)模運算器件使用快速傅立葉變換(FFT)方法在頻域上進行多通道捕獲(中國專利公開號CN101839970A，
公開日
2010. 09. 22)。上述第一種多通道二維搜索方法，信號搜索速度慢、信號捕獲時間長、高動態(tài)條件下失鎖后快速恢復(fù)困難；而第二種FFT快速捕獲方法雖然信號搜索速度快、信號捕獲時間短，但是通常要用FPGA實現(xiàn)，算法復(fù)雜計算量較大、資源耗費多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲衛(wèi)星信號的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲衛(wèi)星信號的方法，包括下列步驟I)在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機上建立兩個信號捕獲系統(tǒng)，每個信號捕獲系統(tǒng)中最多捕獲 12顆GPS導(dǎo)航星，其中一個信號捕獲系統(tǒng)對N顆不同星號的導(dǎo)航星進行捕獲，N = I 12， 另一個信號捕獲系統(tǒng)對另外M顆不同星號的導(dǎo)航星進行捕獲，M = I 12，每個信號捕獲系統(tǒng)均包括處理器、存儲器、12路通道相關(guān)器以及串口通信UART模塊，處理器對通道相關(guān)器、 存儲器和串口通信UART模塊進行控制并與其三者進行數(shù)據(jù)交換；所述12個通道相關(guān)器為并行結(jié)構(gòu)，即可同時對相同或不同的衛(wèi)星信號進行捕獲和跟蹤；所述12個通道相關(guān)器中的每個通道相關(guān)器同一時間只能對一顆導(dǎo)航衛(wèi)星信號進行搜索和跟蹤；所述12個通道相關(guān)器中的每個通道相關(guān)器完成一顆導(dǎo)航衛(wèi)星信號搜索后，若沒有對該衛(wèi)星信號完成捕獲和跟蹤，則該通道更換搜索衛(wèi)星，即對另一顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號進行捕獲和跟蹤；2)采用通用異步串口 UART將步驟I)中建立的兩個信號捕獲系統(tǒng)進行通信連接，其通信方式設(shè)為全雙工模式，并分別設(shè)置通信雙方為相同的波特率和發(fā)送、接收模式；3)在兩個信號捕獲系統(tǒng)中分別采用二維搜索策略對衛(wèi)星信號進行捕獲，收集信號捕獲信息數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)封裝進數(shù)據(jù)幀，設(shè)置數(shù)據(jù)幀頭和校驗和；4)兩個信號捕獲系統(tǒng)將己方在步驟3)封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給對方；5)兩個信號捕獲系統(tǒng)接收到對方發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀后，對數(shù)據(jù)幀進行處理，處理過程包括5. I首先根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的幀頭和校驗和對數(shù)據(jù)的有效性進行判斷，如果數(shù)據(jù)有效則進入步驟5. 2，否則進入步驟3)；5. 2從數(shù)據(jù)幀提取導(dǎo)航星信息，選擇性地將有效導(dǎo)航星信息置入通道相關(guān)器，并對選定導(dǎo)航星進行捕獲和跟蹤，輔助完成衛(wèi)星定位；上述步驟5. 2中選擇性地將有效導(dǎo)航星信息置入通道相關(guān)器的過程為5. 2. I首先根據(jù)導(dǎo)航星信息判斷并提取接收到的可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星集合，并從步驟3)己方信號捕獲系統(tǒng)所得到的信息數(shù)據(jù)提取可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星集合，判斷上述兩部分集合的并集不小于4個，則進入步驟5. 2. 2，否則返回步驟3)；5. 2. 2判斷己方是否已處于定位狀態(tài)，即已捕獲到4顆以上導(dǎo)航星且成功進行定位解算，若未處于定位狀態(tài)，則進入步驟5. 2. 3，否則返回步驟3)；5. 2. 3將接收到的可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星置入本地通道相關(guān)器中，其中每個衛(wèi)星的置入過程為如果該衛(wèi)星已經(jīng)存在于本地12個通道相關(guān)器中，則判斷該衛(wèi)星是否在本地被捕獲，如果已捕獲則返回步驟3)，否則在包含該衛(wèi)星的通道相關(guān)器中更新該衛(wèi)星的多普勒信息；如果該衛(wèi)星未存在于本地12個通道相關(guān)器中，則判斷本地通道相關(guān)器中是否存在有未捕獲到衛(wèi)星的通道，如果有則將該衛(wèi)星的星號及多普勒信息置入到一個未捕獲到星的通道或者替換掉該通道中正在捕獲的衛(wèi)星，否則返回步驟3)；上述兩個信號捕獲系統(tǒng)中任一方出現(xiàn)重啟或復(fù)位的情況后，當另一方信號捕獲系統(tǒng)捕獲到4顆以上可用導(dǎo)航衛(wèi)星時，則另一方信號捕獲系統(tǒng)按一定頻率持續(xù)不斷發(fā)送有效信息給重啟或復(fù)位一方的信號捕獲系統(tǒng)，重啟或復(fù)位一方的信號捕獲系統(tǒng)接收到該有效信息后，將己方通道相關(guān)器按信息內(nèi)容進行重置，調(diào)整通道相關(guān)器內(nèi)碼和載波發(fā)生器頻率及相位，使己方本地信號與輸入信號迅速實現(xiàn)相關(guān)，可實現(xiàn)重啟或復(fù)位系統(tǒng)的快速恢復(fù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于本發(fā)明提供了一種信號搜索范圍廣、捕星速度快、計算量少且資源耗費少的多通道聯(lián)合捕獲方法。該方法避免使用大規(guī)模運算器件和復(fù)雜算法，接收機盲捕(冷啟)時間縮短；本發(fā)明中兩個信號捕獲系統(tǒng)互為備份，有效增加了系統(tǒng)可靠性；某個信號捕獲系統(tǒng)復(fù)位或者重啟后，可通過接收另一系統(tǒng)的可用星信息實現(xiàn)快速恢復(fù)，接收機單個信號捕獲系統(tǒng)熱啟時間縮短；本發(fā)明將原有12通道捕獲擴展為24通道聯(lián)合捕獲，有效地擴大衛(wèi)星信號搜索范圍，可同時獲得兩倍于原系統(tǒng)(12通道) 的衛(wèi)星信息，為定位計算和導(dǎo)航星優(yōu)選及衛(wèi)星有效數(shù)據(jù)輸出提供了方便。


圖I為本發(fā)明中兩個信號捕獲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及連接示意圖；圖2為本發(fā)明中信號捕獲系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖3為本發(fā)明中信號捕獲系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的流程圖；圖4為本發(fā)明中信號捕獲系統(tǒng)對接收數(shù)據(jù)進行處理的流程圖。
具體實施例方式實施例I一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲衛(wèi)星信號的方法，包括下列步驟 I)在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機上建立兩個信號捕獲系統(tǒng)，分別稱為信號捕獲系統(tǒng)A和信號捕獲系統(tǒng)B，如圖I所示，每個信號捕獲系統(tǒng)均包括處理器、存儲器、12路通道相關(guān)器以及串口通信UART模塊，處理器對通道相關(guān)器、存儲器和串口通信UART模塊進行控制并與其三者進行數(shù)據(jù)交換；所述12個通道相關(guān)器為并行結(jié)構(gòu)，即可同時對相同或不同的衛(wèi)星信號進行捕獲和跟蹤；所述12個通道相關(guān)器中的每個通道相關(guān)器同一時間只能對一顆導(dǎo)航衛(wèi)星信號進行搜索和跟蹤；所述12個通道相關(guān)器中的每個通道相關(guān)器完成一顆導(dǎo)航衛(wèi)星信號搜索后，若沒有對該衛(wèi)星信號完成捕獲和跟蹤，則該通道更換搜索衛(wèi)星，即對另一顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號進行捕獲和跟蹤；所述串口通信UART模塊包括波特率控制器、發(fā)送通道和接收通道；所述通道相關(guān)器采用GP2021芯片實現(xiàn)；所述處理器為32位處理器，所述存儲器為32位存儲器；2)采用通用異步串口 UART將步驟I)中建立的兩個信號捕獲系統(tǒng)進行通信連接， 如圖I所示，信號捕獲系統(tǒng)A的發(fā)送通道TX、接收通道RX分別與信號捕獲系統(tǒng)B的接收通道RX、發(fā)送通道TX相連，將雙方通信方式設(shè)為全雙工模式，并分別設(shè)置通信雙方的波特率均為115200bps，發(fā)送方式均為查詢發(fā)送，設(shè)置8個數(shù)據(jù)位，I個校驗位，I個停止位，即每次發(fā)送10位數(shù)據(jù)；接收方式均為中斷方式，UART接收端口與DMAO接口配合產(chǎn)生DMAO中斷， 設(shè)置每接收到完整數(shù)據(jù)包后產(chǎn)生DMA中斷，通知處理器取出接收到的數(shù)據(jù)；3)在兩個信號捕獲系統(tǒng)中分別采用二維搜索策略對衛(wèi)星信號進行捕獲，收集信號捕獲信息數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)封裝進數(shù)據(jù)幀，設(shè)置數(shù)據(jù)幀頭和校驗和；數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)如表I所示，包括4個字段分別為4字節(jié)的數(shù)據(jù)幀頭為0xeb90f9a8、4字節(jié)的系統(tǒng)本地時間、 72字節(jié)的12個通道有效信息數(shù)據(jù)和4字節(jié)的校驗和，校驗和計算過程中參與校驗的內(nèi)容不包括數(shù)據(jù)幀頭和校驗和部分；其中72字節(jié)的12個通道有效信息數(shù)據(jù)中每個通道的有效信息數(shù)據(jù)為6字節(jié)，如表2所示包括3個字段分別為對應(yīng)通道相關(guān)器中所搜索或捕獲衛(wèi)星的星號SAT_ID、鎖定狀態(tài)L0CK_STATUS、載波多普勒信息CARR_D0PP ；表I.捕獲信息封裝的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)
序號字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容數(shù)據(jù)名稱備注I4數(shù)據(jù)幀頭0xeb90f9a8-24系統(tǒng)本地時間TIME—SEC單位S372N個通道數(shù)據(jù)Channel一Data見表244校驗和Check—Sum不包括幀頭和校驗和的四字節(jié)累加結(jié)果 表2.通道數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
序號字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容數(shù)據(jù)名稱備注II衛(wèi)星星號SATJD范圍I 322I鎖定狀態(tài)LOCK_STATUS0x1:碼鎖定 0x3:載波鎖定 0x7:比特同步Oxf:頓同步34載波多普勒信息CARR_DOPP單位0.01周所述步驟3)中數(shù)據(jù)打包頻率為IHz ；4)兩個信號捕獲系統(tǒng)將己方在步驟3)封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給對方，其發(fā)送過程流程圖如圖2所示，采取查詢方式發(fā)送捕獲信息數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)按字節(jié)放入發(fā)送寄存器中，不斷查詢，當上一個數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，發(fā)送下一字節(jié)的數(shù)據(jù)，發(fā)送時高字節(jié)在前，低字節(jié)在后所述步驟4)中發(fā)送頻率也為IHz ；5)兩個信號捕獲系統(tǒng)接收到對方發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀后，接收過程流程圖如圖3所示，設(shè)定觸發(fā)條件為固定字節(jié)數(shù)84字節(jié)，當接收到84字節(jié)后發(fā)生中斷，處理器在處理中斷時首先清空中斷標記，并將數(shù)據(jù)從RX接收存儲寄存器中轉(zhuǎn)移到內(nèi)部存儲器中以使數(shù)據(jù)不被后續(xù)數(shù)據(jù)覆蓋，然后將接收計數(shù)加一；之后對數(shù)據(jù)幀進行處理，包括5. I首先根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的幀頭和校驗和對數(shù)據(jù)的有效性進行判斷，判斷過程為 正確的幀頭為0xeb90f9a8，計算數(shù)據(jù)幀內(nèi)有效數(shù)據(jù)的校驗和，校驗和計算方式同步驟3)中生成校驗和的計算方式一致，然后判斷該計算結(jié)果是否與收到數(shù)據(jù)幀中的校驗和數(shù)值相同，上述兩項驗證正確后，認為數(shù)據(jù)包內(nèi)容完整，未發(fā)生數(shù)據(jù)丟失或錯位；如果數(shù)據(jù)有效則進入步驟5. 2，否則進入步驟3)；5. 2從數(shù)據(jù)幀提取導(dǎo)航星信息，選擇性地將有效導(dǎo)航星信息置入通道相關(guān)器，并對選定導(dǎo)航星進行捕獲和跟蹤，完成衛(wèi)星定位；上述步驟5. 2中選擇性地將有效導(dǎo)航星信息置入通道相關(guān)器的過程為5. 2. I首先根據(jù)導(dǎo)航星信息判斷并提取接收到的可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星集合，并從步驟3)己方信號捕獲系統(tǒng)所得到的信息數(shù)據(jù)提取可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星集合，判斷上述兩部分集合的并集不小于4個，則進入步驟5. 2. 2，否則返回步驟3)；上述步驟5. 2. I中判斷可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星的方法為判斷收到數(shù)據(jù)包中各通道的衛(wèi)星鎖定狀態(tài)L0CK_STATUS，已鎖定的衛(wèi)星為可用星，未鎖定的衛(wèi)星為非可用星；以信號捕獲系統(tǒng)A接收到信號捕獲系統(tǒng)B的數(shù)據(jù)幀為例，接收到的可用星為1、2、 3號星和本地可用星3、4、5號星，則星號并集為1、2、3、4、5號星，總數(shù)達到4顆以上，將接收到的可用星中與本地星號不同的星1、2號星的衛(wèi)星星號和多普勒信息置入到本地信號捕獲系統(tǒng)的通道相關(guān)器，且當本地信號捕獲系統(tǒng)的系統(tǒng)時間未進行初始化，則在進行導(dǎo)航星置入后，可利用數(shù)據(jù)包中的系統(tǒng)時間TIME_SEC進行本地時間的初始化操作；5. 2. 2判斷己方是否已處于定位狀態(tài)，即已捕獲到4顆以上導(dǎo)航星且成功進行定位解算，若未處于定位狀態(tài)，則進入步驟5. 2. 3，否則返回步驟3)；5. 2. 3將接收到的可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星置入本地通道相關(guān)器中，其中每個衛(wèi)星的置入過程為如果該衛(wèi)星已經(jīng)存在于本地12個通道相關(guān)器中，則判斷該衛(wèi)星是否在本地被捕獲，如果已捕獲則返回步驟3)，否則在包含該衛(wèi)星的通道相關(guān)器中更新該衛(wèi)星的多普勒信息；如果該衛(wèi)星未存在于本地12個通道相關(guān)器中，則判斷本地通道相關(guān)器中是否存在有未捕獲到衛(wèi)星的通道，如果有則將該衛(wèi)星的星號及多普勒信息置入到一個未捕獲到星的通道或者替換掉該通道中正在捕獲的衛(wèi)星，否則返回步驟3)；以信號捕獲系統(tǒng)A接收到信號捕獲系統(tǒng)B的數(shù)據(jù)幀為例，信號捕獲系統(tǒng)A中本地通道相關(guān)器共有12個通道，從第I個通道開始查詢，依次向下，若通道中的3、4、5號星已鎖定，則不對該通道進行操作，繼續(xù)查詢；若通道中的星未鎖定但星號與待置入星的星號相同 (例如待置入星和當前通道中的星都為I號星)，則該通道中星號不變，將待置入星的多普勒信息置入到通道中，使該通道按置入多普勒信息進行信號搜索；若通道中的星未鎖定且星號與待置入星的星號不同，則將待置入星的星號和多普勒信息同時置入到該通道中進行信號搜索；若通道中未有正在捕獲的導(dǎo)航星，則將待置入星的星號和多普勒信息同時置入到該通道中進行信號搜索；若12個通道都不滿足上述置入條件，則不對本地通道進行導(dǎo)航星信息的置入；上述步驟5)中對數(shù)據(jù)有效性進行判斷以及將接收到的星進行置入的處理過程如圖4所示。通過信號捕獲系統(tǒng)A得到了信號捕獲系統(tǒng)B的1，2號導(dǎo)航星的有效信息，使得信號捕獲系統(tǒng)A節(jié)省了對未知導(dǎo)航星的捕獲時間，該時間在高動態(tài)信號搜索范圍為51000Hz 搜索步長為500Hz時最長為330s，而在25s內(nèi)使本地導(dǎo)航星數(shù)快速增加到5顆，大大加快了導(dǎo)航星捕獲速度，縮短了首次定位時間。本方法的原理是信號的捕獲策略采用的是二維搜索，即在某一頻點上對通道內(nèi)衛(wèi)星的C/A碼進行搜索，如果沒有搜索到可用星，則更改頻點再對該衛(wèi)星的C/A碼進行搜索，直到盲捕頻率范圍內(nèi)的所有頻點都已搜索完畢。以GPS信號為例，由于GPS C/A碼的發(fā)生速率為Ims產(chǎn)生1023個碼片，碼搜索的步長為1/2個碼片，即每次搜索挪動1/2，則完成一個頻點上C/A碼的搜索需要2046ms即大約2s。而當信號強度在捕獲門限與失鎖門限之間抖動時，信號搜索會有短暫停留，以1/2碼片為步長則不可能2s完成一個頻點的搜索， 實際測試的結(jié)果顯示，當有射頻信號接入時，信號抖動增多，完成一個頻點的搜索時間在3s左右。輸入的數(shù)字中頻信號進入相關(guān)通道后，首先進行解調(diào)。即與復(fù)現(xiàn)的載波混頻以剝離載頻，產(chǎn)生同相(I)與正交(Q)兩路數(shù)據(jù)。復(fù)現(xiàn)的載頻信號是由載頻數(shù)控振蕩器(CarrDc0) 和離散的正弦和余弦映射函數(shù)合成而來的。在閉環(huán)工作時，CarrDco由基帶處理單元中的載波跟蹤環(huán)來控制。載波跟蹤環(huán)使用鎖頻環(huán)(FLL)與鎖相環(huán)(PLL)相結(jié)合，以保持復(fù)現(xiàn)載波與進來的衛(wèi)星載頻信號之間的載波鎖定。CarrDco的頻率和相位受處理器的控制以完成與輸入信號的相關(guān)和載波剝離。當通道內(nèi)星所有頻點都搜索完畢后，若沒有捕獲，則更換導(dǎo)航星進行搜索。當收到對方信號捕獲系統(tǒng)發(fā)送來的信號捕獲信息后，可直接得到對方已捕獲衛(wèi)星的星號、多普勒偏移信息，將其置入通道可直接對導(dǎo)航星進行捕獲，省去了二維搜索過程中對載波頻點的順序搜索過程，節(jié)省了時間，加快了捕獲速度。實施例2與實施例I不同點在于當信號捕獲系統(tǒng)A接收到信號捕獲系統(tǒng)B的可用星為1、2、3、4號星，而本地可用星為O顆時，可用星號的并集為1、2、3、4號星，總數(shù)達到4顆，則將1、2、3、4號星直接置入到本地通道相關(guān)器中，通過準確的星號和多普勒的置入，使信號捕獲系統(tǒng)B在25s內(nèi)完成對可用星的捕獲，使可用星數(shù)迅速達到4顆進行定位解算。實施例3與實施例I不同點在于當信號捕獲系統(tǒng)A本地可用星為3、4、5、6號星且已定位，收到信號捕獲系統(tǒng)B的 1、2、3號可用星后，雖然可用星號的并集為1、2、4、5、6號星，總數(shù)達到4顆以上，但由于本地已完成定位解算，故不將信號捕獲系統(tǒng)B發(fā)送過來的有效導(dǎo)航星信息進行置入。對比例單信號捕獲系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機捕獲衛(wèi)星信號的方法，包括下列步驟I)在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機上建立一個信號捕獲系統(tǒng)，包括處理器、存儲器、12路通道相關(guān)器以及串口通信UART模塊，處理器對通道相關(guān)器、存儲器和串口通信UART模塊進行控制并與其三者進行數(shù)據(jù)交換；所述12個通道相關(guān)器為并行結(jié)構(gòu)，即可同時對相同或不同的衛(wèi)星信號進行捕獲和跟蹤；所述12個通道相關(guān)器中的每個通道相關(guān)器同一時間只能對一顆導(dǎo)航衛(wèi)星信號進行搜索和跟蹤；所述12個通道相關(guān)器中的每個通道相關(guān)器完成一顆導(dǎo)航衛(wèi)星信號搜索后，若沒有對該衛(wèi)星信號完成捕獲和跟蹤，則該通道更換搜索衛(wèi)星，即對另一顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號進行捕獲和跟蹤；所述串口通信UART模塊包括波特率控制器、發(fā)送通道和接收通道；所述通道相關(guān)器采用GP2021芯片實現(xiàn)；所述處理器為32位處理器，所述存儲器為32位存儲器；2)在信號捕獲系統(tǒng)中采用二維搜索策略對衛(wèi)星信號進行捕獲。由于單信號捕獲系統(tǒng)只能同時進行12顆導(dǎo)航星的搜索和捕獲，在高動態(tài)情況下，采用搜索范圍為51000Hz， 搜索步長為500Hz，而每個搜索頻點大約需要3s，則對12顆導(dǎo)航星完成一輪搜索的時間為 330s。第一輪搜索后捕獲到2顆可用導(dǎo)航星，然后進行第二輪搜索，搜索過程同上，搜索到3顆可用導(dǎo)航星。兩輪搜索后捕獲到4顆以上導(dǎo)航星，但最長搜索時間為660s。以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實施例和附圖所公開的內(nèi)容。凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲方法，其特征在于包括下列步驟(1)在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機上建立兩個信號捕獲系統(tǒng)，每個信號捕獲系統(tǒng)中最多捕獲12顆 GPS導(dǎo)航星，其中一個信號捕獲系統(tǒng)對N顆不同星號的導(dǎo)航星進行捕獲，N = I 12，另一個信號捕獲系統(tǒng)對另外M顆不同星號的導(dǎo)航星進行捕獲，M = I 12 ;(2)采用通用異步串口UART將步驟(I)中建立的兩個信號捕獲系統(tǒng)進行通信連接；(3)在兩個信號捕獲系統(tǒng)中分別采用二維搜索策略對衛(wèi)星信號進行捕獲，收集信號捕獲信息數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)封裝進數(shù)據(jù)幀，設(shè)置數(shù)據(jù)幀頭和校驗和；(4)兩個信號捕獲系統(tǒng)將己方在步驟(3)封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給對方；(5)兩個信號捕獲系統(tǒng)接收到對方發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀后，對數(shù)據(jù)幀進行處理，輔助完成衛(wèi)星定位；處理過程包括5.I首先根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的幀頭和校驗和對數(shù)據(jù)的有效性進行判斷，如果數(shù)據(jù)有效則進入步驟5. 2，否則進入步驟(3)；5.2從數(shù)據(jù)幀提取導(dǎo)航星信息，根據(jù)己方情況判斷是否需要將有效導(dǎo)航星置入，需要置入時，選擇性地將有效導(dǎo)航星信息置入通道相關(guān)器，并對選定導(dǎo)航星進行捕獲和跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲方法，其特征在于步驟I)中每個信號捕獲系統(tǒng)均包括處理器、存儲器、12路通道相關(guān)器以及串口通信UART模塊，處理器對通道相關(guān)器、存儲器和串口通信UART模塊進行控制并與其三者進行數(shù)據(jù)交換；12個通道相關(guān)器為并行結(jié)構(gòu)，即可同時對相同或不同的衛(wèi)星信號進行捕獲和跟蹤；12個通道相關(guān)器中的每個通道相關(guān)器同一時間只能對一顆導(dǎo)航衛(wèi)星信號進行搜索和跟蹤；12個通道相關(guān)器中的每個通道相關(guān)器完成一顆導(dǎo)航衛(wèi)星信號搜索后，若沒有對該衛(wèi)星信號完成捕獲和跟蹤，則該通道更換搜索衛(wèi)星，即對另一顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號進行捕獲和跟足示O
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲方法，其特征在于步驟(2)中通信方式設(shè)為全雙工模式，并分別設(shè)置通信雙方為相同的波特率和發(fā)送、接收模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲方法，其特征在于步驟5. 2中選擇性地將有效導(dǎo)航星信息置入通道相關(guān)器的過程為5.2. I首先根據(jù)導(dǎo)航星信息判斷并提取接收到的可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星集合，并從步驟(3)己方信號捕獲系統(tǒng)所得到的信息數(shù)據(jù)提取可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星集合，判斷上述兩部分集合的并集不小于4個，則進入步驟5. 2. 2，否則返回步驟3)；5.2. 2判斷己方是否已處于定位狀態(tài)，即已捕獲到4顆以上導(dǎo)航星且成功進行定位解算，若未處于定位狀態(tài)，則進入步驟5. 2. 3，否則返回步驟(3)；5.2. 3將接收到的可用于定位解算的導(dǎo)航衛(wèi)星置入本地通道相關(guān)器中，其中每個衛(wèi)星的置入過程為如果該衛(wèi)星已經(jīng)存在于本地12個通道相關(guān)器中，則判斷該衛(wèi)星是否在本地被捕獲，如果已捕獲則返回步驟(3)，否則在包含該衛(wèi)星的通道相關(guān)器中更新該衛(wèi)星的多普勒信息； 如果該衛(wèi)星未存在于本地12個通道相關(guān)器中，則判斷本地通道相關(guān)器中是否存在有未捕獲到衛(wèi)星的通道，如果有則將該衛(wèi)星的星號及多普勒信息置入到一個未捕獲到星的通道或者替換掉該通道中正在捕獲的衛(wèi)星，否則返回步驟(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲方法，其特征在于兩個信號捕獲系統(tǒng)中任一方出現(xiàn)重啟或復(fù)位的情況后，當另一方信號捕獲系統(tǒng)捕獲到4顆以上可用導(dǎo)航衛(wèi)星時，則另一方信號捕獲系統(tǒng)按一定頻率持續(xù)不斷發(fā)送有效信息給重啟或復(fù)位一方的信號捕獲系統(tǒng)，重啟或復(fù)位一方的信號捕獲系統(tǒng)接收到該有效信息后，將己方通道相關(guān)器按信息內(nèi)容進行重置，調(diào)整通道相關(guān)器內(nèi)碼和載波發(fā)生器頻率及相位，使己方本地信號與輸入信號迅速實現(xiàn)相關(guān)，可實現(xiàn)重啟或復(fù)位系統(tǒng)的快速恢復(fù)。
全文摘要
一種衛(wèi)星信號多通道捕獲方法，特別是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機多通道聯(lián)合捕獲方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。該方法，包括在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機上建立兩個信號捕獲系統(tǒng)；采用通用異步串口UART進行通信連接，兩個信號捕獲系統(tǒng)分別收集不同導(dǎo)航星信號捕獲信息數(shù)據(jù)，并將有效信息進行交換。本發(fā)明提供了一種信號搜索范圍廣、捕星速度快、計算量少且資源耗費少的多通道聯(lián)合捕獲方法；接收機盲捕(冷啟)時間縮短；兩個信號捕獲系統(tǒng)互為備份，增加了系統(tǒng)可靠性；某個信號捕獲系統(tǒng)復(fù)位或者重啟后，可通過接收另一系統(tǒng)的可用星信息實現(xiàn)快速恢復(fù)。
文檔編號G01S19/30GK102590833SQ201210063538
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者萬祥, 劉洋, 葉揚, 龐羽佳, 李東俊, 李燁, 蔣勇 申請人:航天恒星科技有限公司