一种卫星定位接收机帧同步方法

摘要

本发明公开了一种卫星定位接收机帧同步方法，在位同步建立后，对电文数据和匹配数据进行移位和异或处理，再根据C/N0对处理后的数据进行匹配处理，匹配成功后帧同步建立完成。帧同步后再利用匹配数据进行验证。本发明中移位异或处理使得每次匹配只进行一次比较，能够在不同信号电平下建立帧同步，同时在帧同步错误时可以及时消除，避免帧同步错误对定位精度带来影响。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航系统的定位接收机提供帧同步方法，属于测绘科学与技术的技术领域。

背景技术

卫星定位接收机在捕获跟踪信号后，还需要得到卫星信号中播发的电文，从而得到星历等参数，用于定位解算。通过解调可以得到电文，电文信息要经过位同步和帧同步后才能按照电文格式解析各参数。帧同步是确定电文帧起始位置的过程，是卫星定位接收机信号信息处理诸多环节中的重要部分。

帧同步通常采用匹配特征数据的方法，特征数据通常指帧同步头和电文中的其他固定数据，在匹配一致后认为帧同步建立完成。由于锁定信号的强度因素，在信号较弱时，解调的电文数据会出现误码，因此匹配特征数据时并不能做到完全匹配，如此就将导致帧同步迟迟建立不起来。同样地，由于电文误码，建立起来的帧同步有一定概率是错的，如果不对其进行校验，将导致错误伪距一直参与定位解算，从而产生错误的定位结果。因此，如何更快、更高效的建立帧同步，避免帧同步建立错误对定位造成影响是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种卫星定位接收机的帧同步方法，该方法能够对不同信号电平的卫星信号进行帧同步，同时在帧同步建立完成后再进行验证，避免帧同步建立错误对定位造成影响。

本发明为解决此技术难题采用以下技术方案实现，具体包括：

步骤1、卫星定位接收机捕获信号后，等待位同步建立，位同步建立后，电文数据按固定时间间隔进行更新，电文更新时，获取电文数据。

步骤2、对电文数据和匹配数据进行移位和异或处理，移位指数据右移一位，异或指移位前的数据与移位后的数据进行比特异或运算，匹配数据指用于帧同步的帧头数据或其他特征数据。

步骤3、获取当前需建立帧同步的卫星信号载噪比C/N0。根据载噪比C/N0大小确定进行比特匹配时的阈值。

步骤4、对处理后的电文数据和匹配数据进行匹配，匹配一致的比特数大于等于阈值时匹配成功，帧同步建立完成；匹配一致的比特数小于阈值时，处理后的电文数据右移一位，再进行匹配，直至处理后的电文数据全部右移完。

步骤5、判断帧同步建立是否完成：若帧同步建立完成，在设定的时间范围内，按匹配数据在电文中的位置进行校验，校验时对电文数据和匹配数据进行移位异或处理，根据载噪比C/N0的大小确定两组数据匹配的比特数。匹配一致的比特数大于等于当前电平设定的阈值时，校验通过，保持当前的帧同步。在设定的时间范围内，始终校验未通过，则丢弃当前的帧同步。

有益效果：通过位同步的建立对电文数据和匹配数据进行移位和异或处理，再根据C/N0对处理后的数据进行匹配处理，移位异或处理使得每次匹配只进行一次比较，能够在不同信号电平下建立帧同步，同时在帧同步错误时可以及时消除，避免帧同步错误对定位精度带来影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的方法步骤流程图；

图2为帧同步建立匹配处理流程图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提出了一种定位接收机的帧同步方法，参照图1，图1为本发明提出的一种卫星接收机帧同步方法步骤原理图，具体实施方式如下：

接收机位同步建立后，电文数据按固定间隔进行更新，以B1I D1码为例，电文数据按600ms间隔更新，即每次更新30个比特位。读取30比特的电文数据，将其右移一位，并将移位前的电文数据与移位后的电文数据进行比特异或运算，然后将匹配数据右移一位，将移位前的匹配数据与移位后的匹配数据进行比特异或运算。以B1I D1码为例，将帧同步码pre（其值二进制表示为11100010010）作为匹配数据，右移1位得到1110001001（二进制表示），移位前与移位后的数据异或得到0010011001（二进制表示）。

获取当前需建立帧同步的卫星信号载噪比C/N0。根据载噪比C/N0大小确定进行比特匹配时的阈值。各个信号电平下设置的阈值根据经验值或者实测得到，以B1I D1码为例，可以将阈值分为如下几段：C/N0≥36dBHz，阈值=10；33dBHz≤C/N0＜36dBHz，阈值=9；30dBHz≤C/N0＜33dBHz，阈值=8；27dBHz≤C/N0＜30dBHz，阈值=7；C/N0＜27dBHz，阈值=6。

如图2所示对处理后的电文数据和匹配数据进行匹配，匹配一致的比特数大于等于阈值时匹配成功，帧同步建立完成；匹配一致的比特数小于阈值时，处理后的电文数据右移一位，再进行匹配，直至处理后的电文数据全部右移完。以B1I D1码为例：假定某颗星某次电文数据更新时包含帧同步码，C/N0=39dBHz，处理后的电文数据未右移时，匹配一致的比特数不等于10；将处理后的电文右移一位，继续匹配；若处理后的电文右移六位时，匹配一致的比特数等于10，此时匹配成功，帧同步建立完成。帧同步建立完成后，电文数据按在设定的时间范围内，按匹配数据在电文中的位置进行校验。以B1I D1码为例，一帧电文时间为6s，帧同步码每6s重复一次，设定时间范围30s，在电文数据更新到帧同步码位置时进行校验。校验时首先对电文数据和匹配数据移位异或处理。以B1I D1码为例，电文数据为电文数据更新时得到的30bit，将其右移一位，将移位前的数据与移位后的数据进行比特异或运算。匹配数据使用帧同步码pre（其值二进制表示为11100010010），将其右移一位，移位前与移位后的数据异或得到0010011001（二进制表示）。

对移位异或后的两组数据进行匹配，匹配一致的比特数大于等于阈值时匹配成功，校验通过，保持当前的帧同步；在设定的时间范围内，始终校验未通过，则丢弃当前的帧同步。以B1I D1码为例：假定某颗帧同步建立后，电文数据第一次更新到帧同步码位置时，C/N0=36dBHz，匹配一致的比特数为9，不满足阈值要求，继续校验；电文数据第二次更新到帧同步码位置时，C/N0=36dBHz，匹配一致的比特数为10，则校验通过，保持当前的帧同步。设定时间范围为30s，假定在30s内，始终校验未通过，则丢弃当前的帧同步重新建立。

本实施例中，通过位同步的建立对电文数据和匹配数据进行移位和异或处理，再根据C/N0对处理后的数据进行匹配处理，移位异或处理使得每次匹配只进行一次比较，能够在不同信号电平下建立帧同步，同时在帧同步错误时可以及时消除，避免帧同步错误对定位精度带来影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。