消除衛(wèi)星的ca碼信號的相關(guān)噪聲的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法和裝置。該方法主要包括：預(yù)先建立不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相關(guān)值查找表，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的多個CA碼信號的強度信息，計算出兩個不同衛(wèi)星發(fā)出的CA碼信號之間的碼片偏移值K；根據(jù)所述兩個不同衛(wèi)星的CA碼和所述碼片偏移值K查詢所述相關(guān)值查找表，獲取所述兩個不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲。本發(fā)明實施例可以有效地計算出不同衛(wèi)星CA碼信號(強信號和弱信號)之間的相關(guān)噪聲，進而消除弱信號的測量功率中包含的相關(guān)噪聲的功率，得到衛(wèi)星接收機接收到的弱信號的實際功率，以便對弱信號進行有效的捕獲和跟蹤，從而大幅提高衛(wèi)星信號接收的靈敏度。
【專利說明】消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種消除衛(wèi)星的CA(c〇ar Se/ acquisition,粗捕獲）碼信號的相關(guān)噪聲的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 提高衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的靈敏度，便可以接收更多的衛(wèi)星的訊號。提高GPS (Global Positioning System,全球定位系統(tǒng)）接收機的靈敏度后一般都可以接收到更多的GPS衛(wèi) 星。衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星信號采用典型的CDMA (Code Division Multiple Access,碼分多址） 調(diào)制技術(shù)進行合成，每個導(dǎo)航衛(wèi)星都對應(yīng)一組編碼，一般采用PRN(偽隨機噪聲碼，pseudo random noise code)編碼，然后，多個衛(wèi)星共享同一段頻道發(fā)送衛(wèi)星導(dǎo)航信號。
[0003] 在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機這端，會將接收到看來就像是雜亂無章的背景噪音一樣的訊 號，用每個衛(wèi)星的PRN編碼進行對比校驗。如果來自本衛(wèi)星導(dǎo)航接收機對應(yīng)的衛(wèi)星（即目 標(biāo)衛(wèi)星）的信號夠強的話，在對比校驗后便會找出目標(biāo)衛(wèi)星的信號的峰值，再由此進行定 位的計算。當(dāng)目標(biāo)衛(wèi)星的信號較弱或者衛(wèi)星信號越來越弱的時候，對比校驗找出的峰值會 不明顯或越來越不明顯，到最后甚至分不出峰值還是噪音。
[0004] 高水平的天線設(shè)計和射頻前端等硬件設(shè)計都能提高衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的靈敏度。目 前專業(yè)的接收機廠家在射頻硬件設(shè)計方面都已經(jīng)達到了很高的水平?，F(xiàn)有技術(shù)中的一種提 高衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的靈敏度的方法為：靠軟件的方法來實現(xiàn)。通過增加對比校驗時積分的 時間，使衛(wèi)星導(dǎo)航信號的峰值更加明顯，從而實現(xiàn)當(dāng)目標(biāo)衛(wèi)星的衛(wèi)星導(dǎo)航信號較弱時，衛(wèi)星 導(dǎo)航接收機也能識別目標(biāo)衛(wèi)星的衛(wèi)星導(dǎo)航信號。
[0005] 上述現(xiàn)有技術(shù)中的提高衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的靈敏度的方法的缺點為：在車內(nèi)、室內(nèi) 或城市中高樓之間的環(huán)境里，由于衛(wèi)星導(dǎo)航信號被車頂，墻壁或高樓遮擋，只有少數(shù)直線看 得見的衛(wèi)星發(fā)出的直射信號直接被衛(wèi)星接收器接收，大多數(shù)衛(wèi)星發(fā)出的信號住住會被建筑 中的玻璃幕墻、金屬材料反射/繞射多次后被衛(wèi)星接收機接收到。衛(wèi)星接收機接收到的這 些非直射（反射/繞射）信號的測量功率中包含上述直射信號對非直射（反射/繞射）信 號的相關(guān)噪聲的功率，這些相關(guān)噪聲的功率將導(dǎo)致出現(xiàn)多個偽峰值的情況，這些都會對衛(wèi) 星接收機對衛(wèi)星信號的計算造成干擾和誤導(dǎo)，使得衛(wèi)星導(dǎo)航接收機最終的定位出現(xiàn)比較大 的誤差，該誤差可以達到幾十米到一百多米，嚴(yán)重降低了衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的定位精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實施例提供了一種消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法和裝置，以 有效地計算出不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲。
[0007] 本發(fā)明提供了如下方案：
[0008] -種消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法，預(yù)先建立不同衛(wèi)星CA碼信號之間 的相關(guān)噪聲的相關(guān)值查找表，包括：
[0009] 根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的多個CA碼信號的強度信息，計算出兩個不同衛(wèi)星 發(fā)出的CA碼信號之間的碼片偏移值K ;
[0010] 根據(jù)所述兩個不同衛(wèi)星的CA碼和所述碼片偏移值Κ查詢所述相關(guān)值查找表，獲取 所述兩個不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲。
[0011] 所述的預(yù)先建立不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相關(guān)值查找表包括：
[0012] 通過理論仿真和實際測試建立不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相關(guān)值查找 表，該表中存儲了相關(guān)噪聲R[CA碼 m] [CA碼η][整數(shù)碼片偏移值k]與CA碼m，CA碼η，整數(shù) 碼片偏移值k之間的三維對應(yīng)關(guān)系；
[0013] 所述CA碼m表示m號衛(wèi)星的CA碼，所述CA碼n表示η號衛(wèi)星的CA碼，所述整數(shù) 碼片偏移值k表示衛(wèi)星導(dǎo)航接收機收到的m號衛(wèi)星發(fā)出的CA碼信號的CA碼相位值與η號 衛(wèi)星發(fā)出的CA碼信號的CA碼相位值之間的差值，該差值為整數(shù)，所述相關(guān)噪聲R[CA碼J [CA碼n][整數(shù)碼片偏移值k]表示整數(shù)碼片偏移值k對應(yīng)的m號衛(wèi)星和η號衛(wèi)星CA碼信 號之間的相關(guān)噪聲。
[0014] 所述的根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的多個CA碼信號的強度信息，計算出兩個不 同衛(wèi)星發(fā)出的CA碼信號之間的碼片偏移值Κ包括：
[0015] 將衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的實際信號功率大于設(shè)定的功率閾值的直射衛(wèi)星導(dǎo)航 信號稱為強信號，將衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的實際信號功率不大于設(shè)定的功率閾值的非直 射衛(wèi)星導(dǎo)航信號稱為弱信號；
[0016] 對所述強信號進行跟蹤和解析處理，得到發(fā)射所述強信號的衛(wèi)星m的CA碼：CAm， 強信號的CA碼相位值：Θ Μ，強信號的測量功率Wm，對所述弱信號進行跟蹤和解析處理，得到 發(fā)射所述弱信號的衛(wèi)星η的CA碼：CA n，弱信號的CA碼相位值θ N，弱信號的測量功率WN ;
[0017] 計算 T = θ Μ- θ N
[0018] 所述T為所述強信號的CA碼相位值和所述弱信號的CA碼相位值之間的相位差， 該相位差T以碼片為單位，該相位差T也是所述強信號和所述弱信號之間的碼片偏移值K。
[0019] 所述的根據(jù)所述兩個不同衛(wèi)星的CA碼和所述碼片偏移值K查詢所述相關(guān)值查找 表，獲取所述兩個不同衛(wèi)星的CA碼信號之間的相關(guān)噪聲，包括 ：
[0020] 當(dāng)所述碼片偏移值κ為整數(shù)時，則根據(jù)所述強信號和所述弱信號之間的碼片偏移 值K、CA m和CAn查詢所述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪聲的相關(guān)值R[CA碼m] [CA碼n] [整數(shù)碼片偏移值k]，該相關(guān)值R為所述衛(wèi)星m和所述衛(wèi)星nCA碼信號之間的相關(guān)噪聲；
[0021] 根據(jù)所述相關(guān)值R對所述弱信號的功率WN進行校正，得到弱信號的實際功率X N = WN-ffmXR〇
[0022] 所述的方法還包括：
[0023] 當(dāng)所述碼片偏移值K不為整數(shù)時，計算int (K)和int (K)+l，根據(jù)int (K)、CAm和 CAn查詢所述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪聲的相關(guān)值R1，根據(jù)int (Κ) +1、CAm和CAn查 詢所述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪聲的相關(guān)值R2 ;
[0024] 當(dāng)R2 > R1時，則碼片偏移值K對應(yīng)的衛(wèi)星m和衛(wèi)星nCA碼信號之間的相關(guān)噪聲 的相關(guān)值R的計算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法，其特征在于，預(yù)先建立不同衛(wèi)星CA碼 信號之間的相關(guān)噪聲的相關(guān)值查找表，包括： 根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的多個CA碼信號的強度信息，計算出兩個不同衛(wèi)星發(fā)出 的CA碼信號之間的碼片偏移值K ; 根據(jù)所述兩個不同衛(wèi)星的CA碼和所述碼片偏移值K查詢所述相關(guān)值查找表，獲取所述 兩個不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法，其特征在于，所述 的預(yù)先建立不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相關(guān)值查找表包括： 通過理論仿真和實際測試建立不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相關(guān)值查找表， 該表中存儲了相關(guān)噪聲R[CA碼m] [CA碼n][整數(shù)碼片偏移值k]與CA碼m，CA碼n，整數(shù)碼 片偏移值k之間的三維對應(yīng)關(guān)系； 所述CA碼m表示m號衛(wèi)星的CA碼，所述CA碼n表示η號衛(wèi)星的CA碼，所述整數(shù)碼片 偏移值k表示衛(wèi)星導(dǎo)航接收機收到的m號衛(wèi)星發(fā)出的CA碼信號的CA碼相位值與η號衛(wèi)星 發(fā)出的CA碼信號的CA碼相位值之間的差值，該差值為整數(shù)，所述相關(guān)噪聲R[CA碼J [CA碼 η][整數(shù)碼片偏移值k]表示整數(shù)碼片偏移值k對應(yīng)的m號衛(wèi)星和η號衛(wèi)星CA碼信號之間 的相關(guān)噪聲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法，其特征在于，所述 的根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的多個CA碼信號的強度信息，計算出兩個不同衛(wèi)星發(fā)出的 CA碼信號之間的碼片偏移值Κ包括： 將衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的實際信號功率大于設(shè)定的功率閾值的直射衛(wèi)星導(dǎo)航信號 稱為強信號，將衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的實際信號功率不大于設(shè)定的功率閾值的非直射衛(wèi) 星導(dǎo)航信號稱為弱信號； 對所述強信號進行跟蹤和解析處理，得到發(fā)射所述強信號的衛(wèi)星m的CA碼：CAm，強信 號的CA碼相位值：ΘΜ，強信號的測量功率Wm，對所述弱信號進行跟蹤和解析處理，得到發(fā)射 所述弱信號的衛(wèi)星η的CA碼：CA n，弱信號的CA碼相位值θ N，弱信號的測量功率WN ; 計算 T = θ Μ- Θ N 所述T為所述強信號的CA碼相位值和所述弱信號的CA碼相位值之間的相位差，該相 位差T以碼片為單位，該相位差T也是所述強信號和所述弱信號之間的碼片偏移值K。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法，其特征在于，所述 的根據(jù)所述兩個不同衛(wèi)星的CA碼和所述碼片偏移值K查詢所述相關(guān)值查找表，獲取所述兩 個不同衛(wèi)星的CA碼信號之間的相關(guān)噪聲，包括 ： 當(dāng)所述碼片偏移值K為整數(shù)時，則根據(jù)所述強信號和所述弱信號之間的碼片偏移值K、 CAm和CAn查詢所述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪聲的相關(guān)值R[CA碼m] [CA碼n][整數(shù) 碼片偏移值k]，該相關(guān)值R為所述衛(wèi)星m和所述衛(wèi)星nCA碼信號之間的相關(guān)噪聲； 根據(jù)所述相關(guān)值R對所述弱信號的功率1進行校正，得到弱信號的實際功率XN = WN-ffmXR〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的方法，其特征在于，所述 的方法還包括： 當(dāng)所述碼片偏移值K不為整數(shù)時，計算int (K)和int (K) +1，根據(jù)int (K)、CAm和CAn查 詢所述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪聲的相關(guān)值R1，根據(jù)int (K) +1、CAm和CAn查詢所 述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪聲的相關(guān)值R2 ; 當(dāng)R2 > R1時，則碼片偏移值K對應(yīng)的衛(wèi)星m和衛(wèi)星nCA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相 關(guān)值R的計算公式為：R = Rl+(K-int(K) X (R2-R1) 當(dāng)R2 < R1時，則碼片偏移值K對應(yīng)的衛(wèi)星m和衛(wèi)星nCA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相 關(guān)值 R 的計算公式為：R = Rl-(K-int (K) X (R1-R2); 根據(jù)所述相關(guān)值R對所述弱信號的功率^進行校正，得到弱信號的實際功率XN = WN-ffmXR〇
6. -種消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的裝置，其特征在于，包括： 相關(guān)值查找表建立模塊，用于預(yù)先建立不同衛(wèi)星CA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相關(guān)值 查找表； 碼片偏移值計算模塊，用于根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機接收到的多個CA碼信號的強度信息， 計算出兩個不同衛(wèi)星發(fā)出的CA碼信號之間的碼片偏移值K ; 相關(guān)噪聲計算模塊，用于根據(jù)所述兩個不同衛(wèi)星的CA碼和所述碼片偏移值K查詢所述 相關(guān)值查找表，獲取所述兩個不同衛(wèi)星的CA碼信號之間的相關(guān)噪聲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的裝置，其特征在于： 所述的相關(guān)值查找表建立模塊，具體用于通過理論仿真和實際測試建立不同衛(wèi)星CA 碼信號之間的相關(guān)噪聲的相關(guān)值查找表，該表中存儲了相關(guān)噪聲R[CA碼m] [CA碼n][整數(shù) 碼片偏移值k]與CA碼m，CA碼n，整數(shù)碼片偏移值k之間的三維對應(yīng)關(guān)系； 所述CA碼m表示m號衛(wèi)星的CA碼，所述CA碼n表示η號衛(wèi)星的CA碼，所述整數(shù)碼片 偏移值k表示衛(wèi)星導(dǎo)航接收機收到的m號衛(wèi)星發(fā)出的CA碼信號的CA碼相位值與η號衛(wèi)星 發(fā)出的CA碼信號的CA碼相位值之間的差值，該差值為整數(shù)，所述相關(guān)噪聲R[CA碼J [CA碼 η][整數(shù)碼片偏移值k]表示整數(shù)碼片偏移值k對應(yīng)的m號衛(wèi)星和η號衛(wèi)星CA碼信號之間 的相關(guān)噪聲。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的裝置，其特征在于： 所述的碼片偏移值計算模塊，具體用于將衛(wèi)星導(dǎo)航接收機收到的實際信號功率大于設(shè) 定的功率閾值的直射衛(wèi)星導(dǎo)航信號稱為強信號，將衛(wèi)星導(dǎo)航接收機收到的實際信號功率不 大于設(shè)定的功率閾值的非直射衛(wèi)星導(dǎo)航信號稱為弱信號； 對所述強信號進行跟蹤和解析處理，得到發(fā)射所述強信號的衛(wèi)星m的CA碼：CAm，強信 號的CA碼相位值：ΘΜ，強信號的測量功率Wm，對所述弱信號進行跟蹤和解析處理，得到發(fā)射 所述弱信號的衛(wèi)星η的CA碼：CA n，弱信號的CA碼相位值θ N，弱信號的測量功率WN ; 計算 T = θ Μ- Θ N 所述T為所述強信號的CA碼相位值和所述弱信號的CA碼相位值之間的相位差，該相 位差T以碼片為單位，該相位差T也是所述強信號和所述弱信號之間的碼片偏移值K。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的裝置，其特征在于： 所述的相關(guān)噪聲計算模塊，具體用于當(dāng)所述碼片偏移值K為整數(shù)時，則根據(jù)所述強信 號和所述弱信號之間的碼片偏移值1(、04"1和0411查詢所述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪 聲的相關(guān)值R[CA碼m] [CA碼n][整數(shù)碼片偏移值k]，該相關(guān)值R為所述衛(wèi)星m和所述衛(wèi)星 nCA碼信號之間的相關(guān)噪聲； 根據(jù)所述相關(guān)值R對所述弱信號的功率1進行校正，得到弱信號的實際功率XN = WN-ffmXR〇
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的消除衛(wèi)星的CA碼信號的相關(guān)噪聲的裝置，其特征在于： 所述的相關(guān)噪聲計算模塊，還用于當(dāng)所述碼片偏移值K不為整數(shù)時，計算int (K)和 int (K) +1，根據(jù)int (K)、CAm和CAn查詢所述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪聲的相關(guān)值 R1，根據(jù)int (K) +1、CAm和CAn查詢所述相關(guān)值查找表，得到對應(yīng)的相關(guān)噪聲的相關(guān)值R2 ; 當(dāng)R2 > R1時，則碼片偏移值K對應(yīng)的衛(wèi)星m和衛(wèi)星nCA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相 關(guān)值R的計算公式為：R = Rl+(K-int(K) X (R2-R1) 當(dāng)R2 < R1時，則碼片偏移值K對應(yīng)的衛(wèi)星m和衛(wèi)星nCA碼信號之間的相關(guān)噪聲的相 關(guān)值 R 的計算公式為：R = Rl-(K-int (K) X (R1-R2); 根據(jù)所述相關(guān)值R對所述弱信號的功率^進行校正，得到弱信號的實際功率XN = WN-ffmXR〇
【文檔編號】G01S19/21GK104251998SQ201410449989
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】張軍, 劉勇, 藺玉亭, 鄭興平, 謝維華, 王前, 樊佩榮, 徐勇, 陳麗, 陳明 申請人:北京一樸科技有限公司