導(dǎo)航比特同步方法及檢查導(dǎo)航比特同步的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)航比特同步方法及檢查導(dǎo)航比特同步的方法。接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，該衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航比特跨越第一數(shù)量個(gè)偽隨機(jī)碼的周期。導(dǎo)航比特同步方法包括：將多個(gè)滑動(dòng)相位的每個(gè)滑動(dòng)相位的導(dǎo)航比特均勻分解為第二數(shù)量個(gè)最小能量單元；計(jì)算每個(gè)滑動(dòng)相位的第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量；累加每個(gè)滑動(dòng)相位的第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量，以得到多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量；及根據(jù)多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界。本發(fā)明的導(dǎo)航比特同步方法降低了比特同步對(duì)跟蹤質(zhì)量的要求，提升了比特同步的準(zhǔn)確性，并降低了比特同步的時(shí)間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】導(dǎo)航比特同步方法及檢查導(dǎo)航比特同步的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種導(dǎo)航比特同步方法以及檢查導(dǎo)航比特同步的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)和信息化的發(fā)展，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigat1nSatellite System)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)目前包括美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(Global Posit1ning System, GPS)、中國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)(BDNavigat1n Satellite System)、俄羅斯的格羅納斯導(dǎo)航系統(tǒng)GL0NASS)以及歐盟的伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)(GALILEO)。每個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)都能獨(dú)立完成全球定位，同時(shí)不同導(dǎo)航系統(tǒng)也可以協(xié)同工作來(lái)提高定位質(zhì)量。
[0003]以GPS為例描述導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理。GPS包含一個(gè)由多顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星群。這些星群分布在多個(gè)軌道上，從而保證在地球的任何位置都能夠接收到至少4顆衛(wèi)星的信號(hào)。每顆GPS衛(wèi)星會(huì)不斷地發(fā)射偽隨機(jī)碼(PRN)序列。不同衛(wèi)星的PRN碼不同，以保證衛(wèi)星之間信號(hào)互不干擾。PRN碼包括民用的C/A碼和軍用的P (Y)碼。其中C/A碼頻率為1.023兆赫茲，重復(fù)周期為I毫秒。GPS的調(diào)制信號(hào)是導(dǎo)航電文和PRN碼的組合碼，導(dǎo)航電文的速率為50bit/s。當(dāng)接收機(jī)接收到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與本地時(shí)鐘做對(duì)比，以得出衛(wèi)星與接收機(jī)的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射導(dǎo)航電文時(shí)所處的位置，即可得知接收機(jī)的位置和速度等信息。
[0004]以GPS為例簡(jiǎn)單描述接收機(jī)從接收衛(wèi)星信號(hào)到定位的流程:基帶芯片接收到衛(wèi)星信號(hào)后，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。捕獲模塊積分器完成頻率的粗搜并獲得C/A碼的邊界，這里捕獲粗搜頻率可能存在較大的偏差(例如:幾十赫茲或上百赫茲)。C/A碼邊界即毫秒邊界。當(dāng)捕獲完成就實(shí)現(xiàn)了載波和C/A碼的剝離，輸出1、Q兩路積分值。由于導(dǎo)航比特跨越20個(gè)C/A碼周期，所以比特邊界是未知的。比特同步模塊利用1、Q兩路積分值進(jìn)行比特能量累加，以找到導(dǎo)航比特的邊界。跟蹤模塊實(shí)時(shí)調(diào)整頻率與鎖定相位。接著根據(jù)導(dǎo)航比特的邊界解調(diào)導(dǎo)航電文，獲得衛(wèi)星位置并計(jì)算偽距，最后使用多顆衛(wèi)星的信息完成導(dǎo)航定位計(jì)算。其中，要獲得導(dǎo)航比特邊界就必須完成比特同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航電文解調(diào)、偽距解算及定位導(dǎo)航。偽距解算需要用到比特邊界，一旦比特邊界出錯(cuò)，將會(huì)使得接收機(jī)輸出的定位結(jié)果有巨大的偏差，這將對(duì)定位精度產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。
[0005]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的采用最大似然估計(jì)方法的比特同步方法流程圖100。在步驟102中，計(jì)算不同比特相位的比特能量BitPower。接著執(zhí)行步驟104和106,對(duì)比特相位的比特能量進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的累加。在步驟108中，找到比特能量最大的比特相位。最后在步驟110中據(jù)此調(diào)整毫秒計(jì)數(shù)器并在步驟112中實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤解調(diào)。其中，根據(jù)式(I)計(jì)算比特能量BitPower:
_] BitPower = (^i Ii )2 + (X^1 Qi )2(I)
[0007]其中1、Q分別為1、Q兩路積分值，i為比特內(nèi)毫秒計(jì)數(shù)。由于導(dǎo)航比特可能存在長(zhǎng)時(shí)間不翻轉(zhuǎn)的情況，為降低比特同步出錯(cuò)概率，需要增加相應(yīng)的非相干累加積分時(shí)間(即增加比特能量累加的次數(shù))。通常來(lái)說(shuō)，非相干積分累加時(shí)間設(shè)為4秒(B卩比特能量的累加次數(shù)為200次)。然而，非相干積分累加時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)的首次定位時(shí)間(Time ToFirst Fix, TTFF)較長(zhǎng)，這對(duì)接收機(jī)幾乎是不能忍受的。此外，衛(wèi)星信號(hào)跟蹤質(zhì)量較差(主要是頻率偏離)時(shí)，不易找到比特能量最大的比特相位，因此，比特同步容易出錯(cuò)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種導(dǎo)航比特同步方法以及檢查導(dǎo)航比特同步的方法，可降低比特同步對(duì)跟蹤質(zhì)量的要求，提升比特同步的準(zhǔn)確性，并降低比特同步的時(shí)間。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)航比特同步方法。接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，該衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航比特跨越第一數(shù)量個(gè)偽隨機(jī)碼的周期。導(dǎo)航比特同步方法包括:將多個(gè)滑動(dòng)相位的每個(gè)滑動(dòng)相位的導(dǎo)航比特均勻分解為第二數(shù)量個(gè)最小能量單元；計(jì)算每個(gè)滑動(dòng)相位的第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量；累加每個(gè)滑動(dòng)相位的第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量，以得到多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量；及根據(jù)多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界。
[0010]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，根據(jù)多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界的步驟包括:從多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量中找到最大比特能量；及根據(jù)最大比特能量確定比特邊界。
[0011]根據(jù)多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界的步驟包括:累加每個(gè)滑動(dòng)相位的預(yù)定個(gè)連續(xù)比特的比特能量，得到對(duì)應(yīng)多個(gè)滑動(dòng)相位的多個(gè)累加比特能量；在多個(gè)累加比特能量中找出最大比特能量、次大比特能量和最小比特能量；及根據(jù)最大比特能量、次大比特能量和最小比特能量，確定比特邊界。
[0012]根據(jù)最大比特能量、次大比特能量和最小比特能量，確定比特邊界的步驟包括:在最大比特能量與次大比特能量的第一比值大于第一閾值、最大比特能量與最小比特能量的第二比值大于第二閾值和最大比特能量大于第三閾值的情況下，根據(jù)最大比特能量確定比特邊界。
[0013]本發(fā)明還提供了一種檢查導(dǎo)航比特同步的方法，包括:根據(jù)以上所述的導(dǎo)航比特同步方法開(kāi)始比特同步；判斷本次比特同步是否為首次比特同步；及如果本次比特同步不是首次比特同步，檢查本次比特同步的邊界與上次比特同步的邊界是否一致，并據(jù)此控制比特同步計(jì)數(shù)和解調(diào)數(shù)據(jù)。
[0014]采用本發(fā)明的導(dǎo)航比特同步方法，由于通過(guò)累加多個(gè)最小能量單元的單元能量來(lái)獲得滑動(dòng)相位的比特能量，降低了連續(xù)積分時(shí)間，因此，降低了比特同步對(duì)于跟蹤質(zhì)量的要求。此外，通過(guò)將最大比特能量與次大比特能量的第一比值與第一閾值比較，將最大比特能量與最小比特能量的第二比值與第二閾值比較，并將最大比特能量與第三閾值比較，增加了更多可靠的判斷指標(biāo)，提升了比特同步的準(zhǔn)確性，并減少了比特同步的時(shí)間。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]以下通過(guò)對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)身份和優(yōu)點(diǎn)。
[0016]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的采用最大似然估計(jì)方法的比特同步方法流程圖；
[0017]圖2A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航比特同步方法中計(jì)算導(dǎo)航比特能量的示意圖；
[0018]圖2B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航比特同步方法中計(jì)算導(dǎo)航比特能量的另一示意圖；
[0019]圖3A所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航比特同步方法的流程圖；
[0020]圖3B所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖3A中導(dǎo)航比特同步方法的一個(gè)具體示例的流程圖；
[0021]圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的檢查導(dǎo)航比特同步的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的參考。盡管本發(fā)明通過(guò)這些實(shí)施方式進(jìn)行闡述和說(shuō)明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實(shí)施方式。相反，本發(fā)明涵蓋所附權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。
[0023]另外，為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外一些實(shí)例中，對(duì)于大家熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0024]圖2A所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航比特同步方法中計(jì)算導(dǎo)航比特能量的示意圖200。以下將以接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)是GPS信號(hào)為例進(jìn)行描述。值得說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算比特能量的方法并不限于GPS信號(hào)，該方法也適用接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)是來(lái)自于其他導(dǎo)航系統(tǒng)(如:GL0NASS)的情況。
[0025]如圖2A所示，導(dǎo)航電文的速率為50比特/秒，因此導(dǎo)航比特的周期為20毫秒，也就是說(shuō)，一個(gè)導(dǎo)航比特跨越20個(gè)C/A碼周期，每個(gè)C/A碼的周期為I毫秒。導(dǎo)航比特在20毫秒內(nèi)通過(guò)以下方式積分得到的能量即為比特能量。當(dāng)導(dǎo)航比特翻轉(zhuǎn)時(shí)(例如，從I翻轉(zhuǎn)至-1，或從-1翻轉(zhuǎn)至1)，對(duì)應(yīng)的比特能量也相應(yīng)翻轉(zhuǎn)。因此，在比特邊界未知的情況下，通過(guò)依次計(jì)算20個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量，即可根據(jù)比特能量的大小判斷比特邊界。更具體地說(shuō)，如圖2A所示，在時(shí)刻tl計(jì)算滑動(dòng)相位I的比特能量，由于相位I跨越了翻轉(zhuǎn)的比特邊界，從時(shí)刻tl到時(shí)刻t5的比特能量被從時(shí)刻t5到時(shí)刻t20的部分的比特能量抵消。分別從時(shí)刻t2、t3和t4開(kāi)始計(jì)算的相位2、相位3和相位4的比特能量同理也會(huì)被抵消。在時(shí)刻t5 (即對(duì)準(zhǔn)比特邊界的時(shí)刻)，計(jì)算相位5的比特能量。由于相位5沒(méi)有跨越翻轉(zhuǎn)的比特邊界，其比特能量不會(huì)被抵消。因此，在20個(gè)滑動(dòng)相位中，從時(shí)刻t5開(kāi)始的滑動(dòng)相位5的比特能量最大。也就是說(shuō)，滑動(dòng)相位5的起始時(shí)刻t5為比特邊界。即從多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量中找到最大比特能量，再根據(jù)最大比特能量確定比特邊界，并根據(jù)比特邊界調(diào)整毫秒計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)了比特同步。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)滑動(dòng)相位的比特被均勻分解成為η個(gè)最小能量單元。其中，每個(gè)最小能量單元跨越m個(gè)C/A碼周期，m不小于2，即最小能量單元至少為2毫秒。在一個(gè)實(shí)施例中，首先計(jì)算η個(gè)最小能量單元的單元能量，然后將η個(gè)最小能量單元的單元能量累加，即可得到該滑動(dòng)相位的比特能量。因此，即可根據(jù)式(2)計(jì)算滑動(dòng)相位的比特能量:
[0027]NewBltPower = Σ:((Σ:Α)2 + (Σ;:β)2)(2)
[0028]其中I表不接收機(jī)完成GPS信號(hào)捕獲后輸出的同向分量的積分值，Q表不接收機(jī)完成GPS信號(hào)捕獲后輸出的正交分量的積分值，i表示最小能量單元內(nèi)毫秒計(jì)數(shù)，j表示第j個(gè)最小能量單元，且m、η滿足m*n=20且m為大于等于2的正整數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)滑動(dòng)相位的比特被均勻分解為10個(gè)最小能量單元(n=10)，每個(gè)最小能量單元為2毫秒(m=2)。例如，將該最小能量單元內(nèi)的第一毫秒和第二毫秒的同相分量的積分值I相加并平方，以得到第一平方值，同時(shí)將該最小能量單元內(nèi)第一毫秒和第二毫秒的正交分量的積分值Q相加并平方，以得到第二平方值，然后將第一平方值和第二平方值相加，得到該最小能量單元的單元能量。然后將10個(gè)最小能量單元的單元能量累加，得到該滑動(dòng)相位的比特能量。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，m和η可取其他符合條件的值,例如m=5, n=4。
[0029]有利的是，采用公式(2)計(jì)算滑動(dòng)相位的比特能量，由于降低了連續(xù)積分的時(shí)間(例如:從20毫秒降至m毫秒)，使得累加濾波器的有效帶寬增加，從而使累加濾波器能夠?qū)Ω蟮念l偏進(jìn)行濾波。因此，本發(fā)明導(dǎo)航比特同步方法利用如上所述的滑動(dòng)相位的比特能量來(lái)確定比特邊界有效降低了比特同步對(duì)于跟蹤質(zhì)量的要求。例如，即使在跟蹤頻率偏差達(dá)到200赫茲時(shí)，依舊能夠完成比特同步。
[0030]圖2B所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航比特同步方法中計(jì)算導(dǎo)航比特能量的另一示意圖220。圖2B將結(jié)合圖2A進(jìn)行描述。
[0031]圖2B示出了 N個(gè)導(dǎo)航比特，例如:依次從T0到T1的導(dǎo)航比特232，從T1到T2的導(dǎo)航比特234，從1~2到T3的導(dǎo)航比特236。實(shí)際應(yīng)用中，由于導(dǎo)航比特可能出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間不翻轉(zhuǎn)的情況(例如:比特232和比特234之間沒(méi)有翻轉(zhuǎn))，即各滑動(dòng)相位的單個(gè)比特能量之間的大小差異不明顯，不利于確定比特邊界。為了使得各滑動(dòng)相位的比特能量之間的大小差異更加明顯，可根據(jù)圖2A描述的方法得到滑動(dòng)相位的單個(gè)比特能量后，累加滑動(dòng)相位的N個(gè)連續(xù)比特的比特能量，然后根據(jù)累加比特能量確定比特邊界。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這里的“累加”是指在預(yù)設(shè)的累加次數(shù)(N)內(nèi)做非連續(xù)積分實(shí)現(xiàn)累加的過(guò)程。
[0032]圖3A所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航比特同步方法的流程圖300。圖3A將結(jié)合圖2A和圖2B進(jìn)行描述。盡管圖3A公開(kāi)了某些特定的步驟，但這些步驟僅作為示例。本發(fā)明同樣適用于圖3A所示步驟的變形或其他步驟。具體地，本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)航比特同步方法包括如下步驟:
[0033]在步驟302中，開(kāi)始比特同步。
[0034]在步驟304中，計(jì)算最小能量單元的單元能量。更具體地說(shuō)，對(duì)于20個(gè)滑動(dòng)相位，每個(gè)滑動(dòng)相位有η個(gè)最小能量單元，分別計(jì)算η個(gè)最小能量單元的單元能量。
[0035]在步驟306中，將每個(gè)滑動(dòng)相位的η個(gè)最小能量單元的單元能量累加，以得到多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量。
[0036]在步驟308中，根據(jù)多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界。
[0037]有利的是，通過(guò)累加多個(gè)最小能量單元的單元能量來(lái)獲得滑動(dòng)相位的比特能量，降低了連續(xù)積分的時(shí)間，使得累加濾波器的有效帶寬增加，從而使累加濾波器能夠?qū)Ω蟮念l偏進(jìn)行濾波。因此，本發(fā)明的導(dǎo)航比特同步方法有效降低了比特同步對(duì)于跟蹤質(zhì)量的要求。例如，即使在跟蹤頻率偏差達(dá)到200赫茲時(shí)，依舊能夠完成比特同步。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟308中根據(jù)多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界包括以下步驟:從多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量中找到最大比特能量，例如圖2A中的相位5的比特能量；以及根據(jù)最大比特能量確定比特邊界。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，步驟308中根據(jù)多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界包括圖3B所示的步驟310至步驟318。
[0040]在步驟310中，將每個(gè)滑動(dòng)相位的連續(xù)比特的比特能量進(jìn)行累加，并通過(guò)步驟312監(jiān)測(cè)累加次數(shù)。當(dāng)累加次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值N時(shí)，執(zhí)行步驟314。當(dāng)累加次數(shù)未達(dá)到預(yù)設(shè)值N時(shí)，則繼續(xù)執(zhí)行步驟306和310，計(jì)算滑動(dòng)相位的下一個(gè)比特的比特能量，直至計(jì)算完N個(gè)連續(xù)比特的比特能量，并完成對(duì)N個(gè)連續(xù)比特的比特能量的累加，得到累加比特能量。根據(jù)以上步驟可分別得到20個(gè)滑動(dòng)相位的累加比特能量。
[0041]在步驟314中，根據(jù)步驟310累加得到的比特能量，在20個(gè)累加比特能量中找到最大比特能量MAX、次大比特能量SEC和最小比特能量MIN。
[0042]在步驟316中，判斷最大比特能量MAX、次大比特能量SEC和最小比特能量MIN是否滿足以下三個(gè)條件:最大比特能量MAX與次大比特能量SEC的第一比值Rl是否大于第一閾值THl，且最大比特能量MAX與最小比特能量MIN的第二比值R2是否大于第二閾值TH2，且最大比特能量MAX是否大于第三閾值TH3。當(dāng)三個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，即:當(dāng)最大比特能量MAX與次大比特能量SEC的第一比值Rl大于第一閾值THl，且最大比特能量MAX與最小比特能量MIN的第二比值R2大于第二閾值TH2，且最大比特能量MAX大于第三閾值TH3，判斷比特同步有效，并進(jìn)入步驟318。當(dāng)三個(gè)條件之中任一條件不滿足時(shí)，即:當(dāng)最大比特能量MAX與次大比特能量SEC的第一比值Rl不大于第一閾值THl，或最大比特能量MAX與最小比特能量MIN的第二比值R2不大于第二閾值TH2，或最大比特能量MAX不大于第三閾值TH3，判斷比特同步無(wú)效，并進(jìn)入步驟322。
[0043]在步驟318中，根據(jù)最大比特能量MAX確定比特邊界，并據(jù)此調(diào)整毫秒計(jì)數(shù)器。然后執(zhí)行步驟320，實(shí)現(xiàn)跟蹤解調(diào)。
[0044]在步驟322中，檢查同步是否超時(shí)。若同步超時(shí)，則指示比特同步失敗，執(zhí)行步驟324，重新捕獲GPS信號(hào)。若同步未超時(shí)，則執(zhí)行步驟302，重新開(kāi)始比特同步，直至同步超時(shí)。
[0045]有利的是，通過(guò)將最大比特能量MAX與次大比特能量SEC的第一比值Rl與第一閾值THl比較，可保證最大比特能量MAX在20個(gè)累加比特能量中是一個(gè)明顯的峰值。此外，通過(guò)將最大比特能量MAX與最小比特能量MIN的第二比值R2與第二閾值TH2比較，可以排除最大比特能量MAX與最小比特能量MIN較接近的情況(例如最差情況:N個(gè)導(dǎo)航比特中只翻轉(zhuǎn)了一次)，從而排除了因長(zhǎng)期不翻轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的誤判斷。因此，采用本發(fā)明的導(dǎo)航比特同步方法，通過(guò)增加更多可靠的判斷指標(biāo)，提升了比特同步的準(zhǔn)確性。
[0046]在一個(gè)實(shí)施例中，第一閾值THl的設(shè)置需考慮N個(gè)導(dǎo)航比特完全不翻轉(zhuǎn)的情況，其具體取值可根據(jù)實(shí)際跟蹤情況進(jìn)行調(diào)整。在一個(gè)實(shí)施例中，第二閾值TH2的設(shè)置需考慮導(dǎo)航比特的最差情況，即N個(gè)導(dǎo)航比特中只翻轉(zhuǎn)了一次。此時(shí)，最大比特能量MAX的值為N*n個(gè)最小能量單元的單元能量的累加值，最小比特能量MIN只被抵消了一個(gè)最小能量單元，即最小比特能量MIN的理論最大值為(N*n-1)個(gè)最小能量單元的單元能量的累加值。因此，第二閾值TH2的理論最小值為N*n/(N*n-l)。第二閾值TH2的取值可以根據(jù)實(shí)際跟蹤情況進(jìn)行調(diào)整。在一個(gè)實(shí)施例中，第三閾值TH3的設(shè)置需考慮GPS信號(hào)強(qiáng)度極限情況下(例如:25dB), N個(gè)導(dǎo)航比特不翻轉(zhuǎn)的累加比特能量的值，其具體取值可根據(jù)實(shí)際跟蹤情況進(jìn)行調(diào)
M
iF.0
[0047]有利的是，采用本發(fā)明的導(dǎo)航比特同步方法，可大幅降低能量累加次數(shù)N(例如，累加次數(shù)N等于30，S卩非相干積分累加時(shí)間等于0.6秒)。在導(dǎo)航比特發(fā)生翻轉(zhuǎn)的情況下，累加次數(shù)N的減少直接減少了比特同步消耗的時(shí)間，從而提升了接收機(jī)的首次定位時(shí)間TTFF。
[0048]圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的檢查導(dǎo)航比特同步的方法的流程圖400。圖4將結(jié)合圖2A至圖3B進(jìn)行描述。盡管圖4公開(kāi)了某些特定的步驟，但這些步驟僅作為示例。本發(fā)明同樣適用于圖4所示步驟的變形或其他步驟。具體地，本發(fā)明實(shí)施例的檢查導(dǎo)航比特同步的方法包括如下步驟:
[0049]在步驟402中，開(kāi)始比特同步，例如通過(guò)圖3A所描述的步驟302、304、306和308進(jìn)行比特同步。
[0050]在步驟404中，判斷本次比特同步是否為首次比特同步。如果本次比特同步是首次比特同步，執(zhí)行步驟414，即根據(jù)比特同步的結(jié)果更新毫秒計(jì)數(shù)器，開(kāi)始解調(diào)數(shù)據(jù)。如果不是首次比特同步，執(zhí)行步驟406，檢查本次比特同步的邊界與上次比特同步的邊界是否一致，并據(jù)此調(diào)整比特同步計(jì)數(shù)和解調(diào)數(shù)據(jù)。如果本次比特同步與上次比特同步的邊界一致，執(zhí)行步驟408。如果本次比特同步與上次比特同步的邊界不一致，執(zhí)行步驟416。
[0051]在步驟408中，比特同步計(jì)數(shù)加I。然后執(zhí)行步驟410，判斷比特同步計(jì)數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)M。如果比特同步計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)M，則執(zhí)行步驟412，即比特同步檢查結(jié)束。如果比特同步計(jì)數(shù)未達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)M，則重新執(zhí)行步驟402，開(kāi)始下一次比特同步。
[0052]在步驟416中，比特同步計(jì)數(shù)被清零，且解調(diào)數(shù)據(jù)被清零。然后繼續(xù)執(zhí)行步驟414，在此不再贅述。
[0053]通過(guò)多次檢查比特同步，若本次比特同步的邊界與上次比特同步的邊界不一致，則直接清零比特同步計(jì)數(shù)和之前的解調(diào)數(shù)據(jù)。重新檢查，直至連續(xù)M次比特同步的邊界都一致，才結(jié)束檢查。有利的是，采用本發(fā)明的檢查導(dǎo)航比特同步的方法，假設(shè)單次比特同步的出錯(cuò)概率為10_2，那么連續(xù)M次檢查比特同步的出錯(cuò)概率為10_2M，呈指數(shù)下降的趨勢(shì)，從而大幅度降低出錯(cuò)概率，進(jìn)一步提升了比特同步的準(zhǔn)確性。此外，由于首次比特同步后即更新毫秒計(jì)數(shù)器，采用本發(fā)明的檢查導(dǎo)航比特同步的方法不會(huì)影響接收機(jī)的首次定位時(shí)間TTFF。
[0054]如前所述，本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了導(dǎo)航比特同步方法以及檢查導(dǎo)航比特同步的方法。接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，該衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航比特跨越第一數(shù)量個(gè)偽隨機(jī)碼的周期。本發(fā)明的導(dǎo)航比特同步的方法包括:將多個(gè)滑動(dòng)相位的每個(gè)滑動(dòng)相位的導(dǎo)航比特均勻分解為第二數(shù)量個(gè)最小能量單元；計(jì)算每個(gè)滑動(dòng)相位的第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量；累加每個(gè)滑動(dòng)相位的第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量，以得到多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量；及根據(jù)多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界。有利的是，本發(fā)明的導(dǎo)航比特同步的方法通過(guò)累加多個(gè)最小能量單元的單元能量來(lái)獲得滑動(dòng)相位的比特能量，降低了連續(xù)積分時(shí)間，因此，降低了比特同步對(duì)于跟蹤質(zhì)量的要求。此外，通過(guò)將最大比特能量與次大比特能量的第一比值與第一閾值比較，將最大比特能量與最小比特能量的第二比值與第二閾值比較，并將最大比特能量與第三閾值比較，增加了更多可靠的判斷指標(biāo)，提升了比特同步的準(zhǔn)確性，并減少了比特同步的時(shí)間。
[0055]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在此使用之措辭和表達(dá)都是用于說(shuō)明而非限制，使用這些措辭和表達(dá)并不將在此圖示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在發(fā)明范圍之外，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可能存在各種修改。其它的修改、變體和替換物也可能存在。因此，權(quán)利要求旨在涵蓋所有此類(lèi)等同物。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)航比特同步方法，接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，該衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航比特跨越第一數(shù)量個(gè)偽隨機(jī)碼的周期，其特征在于，所述導(dǎo)航比特同步方法包括: 將多個(gè)滑動(dòng)相位的每個(gè)滑動(dòng)相位的導(dǎo)航比特均勻分解為第二數(shù)量個(gè)最小能量單元； 計(jì)算每個(gè)滑動(dòng)相位的所述第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量； 累加每個(gè)滑動(dòng)相位的所述第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量，以得到多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量 '及 根據(jù)所述多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航比特同步方法，其特征在于，所述根據(jù)所述多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界的步驟包括: 從所述多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量中找到最大比特能量；及根據(jù)所述最大比特能量確定所述比特邊界。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航比特同步方法，其特征在于，所述根據(jù)所述多個(gè)滑動(dòng)相位的比特能量確定比特邊界的步驟包括: 累加每個(gè)滑動(dòng)相位的預(yù)定個(gè)連續(xù)比特的比特能量，得到對(duì)應(yīng)多個(gè)滑動(dòng)相位的多個(gè)累加比特能量； 在所述多個(gè)累加比特能量中找出最大比特能量、次大比特能量和最小比特能量；及 根據(jù)所述最大比特能量、所述次大比特能量和所述最小比特能量，確定所述比特邊界。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)航比特同步方法，其特征在于，所述根據(jù)所述最大比特能量、所述次大比特能量和所述最小比特能量，確定所述比特邊界的步驟包括: 在所述最大比特能量與所述次大比特能量的第一比值大于第一閾值、所述最大比特能量與所述最小比特能量的第二比值大于第二閾值和所述最大比特能量大于第三閾值的情況下，根據(jù)所述最大比特能量確定所述比特邊界。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)航比特同步方法，其特征在于，所述第二閾值的最小值為N*n/ (N*n-1),其中,N表示所述預(yù)定個(gè)連續(xù)比特的數(shù)量,η表示所述第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航比特同步方法，其特征在于，所述最小能量單元跨越第三數(shù)量個(gè)所述偽隨機(jī)碼的周期，所述第一數(shù)量等于所述第二數(shù)量和所述第三數(shù)量的積。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)航比特同步方法，其特征在于，所述第三數(shù)量大于等于二。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航比特同步方法，其特征在于，所述接收機(jī)對(duì)所述衛(wèi)星信號(hào)捕獲完成后輸出同向分量的積分值和正交分量的積分值，所述計(jì)算每個(gè)滑動(dòng)相位的所述第二數(shù)量個(gè)最小能量單元的單元能量的步驟包括: 將所述最小能量單元內(nèi)的所述同向分量的積分值相加并平方，以得到第一平方值； 將所述最小能量單元內(nèi)的所述正交分量的積分值相加并平方，以得到第二平方值；及 將所述第一平方值和所述第二平方值相加，以得到所述最小能量單元的所述單元能量。
9.一種檢查導(dǎo)航比特同步的方法，其特征在于，所述方法包括: 根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航比特同步方法開(kāi)始比特同步； 判斷本次比特同步是否為首次比特同步 '及 如果本次比特同步不是首次比特同步，檢查本次比特同步的邊界與上次比特同步的邊界是否一致，并據(jù)此控制比特同步計(jì)數(shù)和解調(diào)數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢查導(dǎo)航比特同步的方法，其特征在于，所述方法還包括: 如果本次比特同步是首次比特同步，根據(jù)本次比特同步的結(jié)果更新毫秒計(jì)數(shù)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢查導(dǎo)航比特同步的方法，其特征在于，所述方法還包括: 如果本次比特同步的邊界與上次比特同步的邊界一致，所述比特同步計(jì)數(shù)加I ; 判斷所述比特同步計(jì)數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)； 如果所述比特同步計(jì)數(shù)達(dá)到所述預(yù)設(shè)次數(shù)，比特同步檢查結(jié)束 '及 如果所述比特同步計(jì)數(shù)未達(dá)到所述預(yù)設(shè)次數(shù)，開(kāi)始下次比特同步。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢查導(dǎo)航比特同步的方法，其特征在于，所述方法還包括: 如果本次比特同步的邊界與上次比特同步的邊界不一致，將所述比特同步計(jì)數(shù)清零和所述解調(diào)數(shù)據(jù)清零。
【文檔編號(hào)】G01S19/23GK104237912SQ201310234884
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】張大春, 鄒景華, 高科 申請(qǐng)人:凹凸電子（武漢）有限公司