一种实现捕获转跟踪的处理方法及接收机

摘要

一种实现捕获转跟踪的处理方法及接收机，包括：捕获到卫星，且没有空的跟踪通道时，确定捕获到的卫星的卫星类型；根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星；确定剔除已跟踪的卫星时，将剔除的已跟踪卫星的跟踪信道分配给捕获到的卫星。本发明实施例在跟踪通道数目受限的情况下，提升了导航接收机的定位性能。

说明书

技术领域

本文涉及但不限于卫星导航技术，尤指一种实现捕获转跟踪的处理方法及接收机。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)在人们的日常生活中发挥着越来越不可替代的重要作用，尤其在导航、勘探、监测、测量、通信授时等领域得到越来越多的应用。随着近年民用应用的快速发展，在日常生活中全球卫星导航系统已经逐渐深入，从手机、个人电脑、汽车、民用飞机到导弹、战机都离不开卫星导航技术。全球各大国都在努力发展卫星导航技术，目前存在多个卫星导航系统，各国之间既独立竞相发展卫星导航技术又相互兼容系统，形成繁荣的GNSS系统。全球卫星导航系统主要包括美国的GPS系统、中国的北斗(BD)系统、俄罗斯的全球导航卫星定位系统(GLONASS、以及欧洲的伽利略(Galileo)系统；其中，在中国和亚太地区，GPS和北斗应用较为广泛；在俄罗斯，以GPS和GLONASS应用较多。上述四个主要的卫星导航系统中，GPS、BD和伽利略采用码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)信号制式，GLONASS系统采用频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)信号制式。

导航接收机包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括需要大量计算的模块，如预处理模块、捕获(AE，Acquisition Engine)搜索模块等。为了提高处理速度和缩短处理时间，硬件部分往往配置多套并行的硬件资源来完成同一个处理任务；如捕获搜索模块就经常配置多个硬件通道，每个硬件通道可以独立地捕获搜索一颗卫星，系统可以同时捕获搜索多颗卫星，不需要通过加大硬件时钟频率来缩短处理时间。软件部分包括位置、速度、定时(PVT，Positioning、Velocity、Timing)模块、捕获转跟踪(A2T，AE to TE)模块、跟踪(TE，Tracking Engine)环路处理模块等。对于单核的处理器(CPU)，只能通过提高时钟频率来加快处理速度。

从信号处理流程来看，导航接收机捕获到卫星导航信号(AE)后，需要依次通过A2T模块、跟踪模块(TE)处理后，再执行包括同步、PVT等算法在内的处理，最终实现定位定时的目的。

众所周知，一款芯片量产之前，总要经过原型系统的验证，才可以放心大胆地去流片。原型系统一般包括现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)器件。并且，由于芯片的设计时钟频率一般较高，但FPGA运行时的时钟受限；这种情况下，为了尽量验证芯片的设计功能和性能，只能对FPGA采用降频处理，因此会影响CPU的处理能力，进而会影响软件功能。例如，如果CPU的运行时钟频率较高，在同样的时间内，跟踪模块(TE)可以处理较多颗卫星(即拥有多跟踪通道)，而当时钟频率较低时只能处理较少颗卫星；但是，可跟踪卫星的数量和质量将会影响导航接收机的最终定位性能。

在设计导航接收机芯片时，由于芯片面向的时钟频率较高，人们通常不会专门考虑A2T执行策略，但在FPGA验证时就导致无法获得期望的芯片定位性能。相关技术的A2T执行策略采用先到先得的方式进行处理，不管是否合理；在具体实施时，技术人员根据时钟频率(即软件的处理能力)设置跟踪通道的数目；图1为相关技术执行捕获转跟踪的方法流程图，如图1所示，包括：

步骤101、执行捕获搜索；

步骤102、捕获到一个卫星时，判断是否有空的跟踪通道；

有空的跟踪通道时，执行步骤103；没有空的跟踪通道时，执行步骤104；

步骤103、分配一个空的跟踪通道给当前卫星，执行捕获转跟踪处理；

步骤104、不执行捕获转跟踪处理。

随着多系统导航接收机的发展，卫星数目大大增加，而导航接收机的CPU处理时钟频率却不能无限增加，即跟踪通道数目不能无限增加；同时，如何选择合适的卫星，给合适的卫星分配跟踪通道的问题依然存在；即在跟踪通道数目受限的情况下，卫星的先到先得策略影响了导航接收机的定位性能。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供一种实现捕获转跟踪的处理方法及接收机，能够在跟踪通道数目受限的情况下，提升导航接收机的定位性能。

本发明实施例提供了一种实现捕获转跟踪的处理方法，包括：

没有空的跟踪通道分配给捕获到的卫星时，确定捕获到的卫星的卫星类型；

根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星；

确定剔除已跟踪的卫星时，将剔除的已跟踪卫星的跟踪信道分配给捕获到的卫星。

可选的，所述卫星类型包括：

地球静止轨道GEO卫星和非地球静止轨道NGEO卫星。

可选的，所述根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星包括：

确定捕获到的所述卫星为GEO卫星时，确定已跟踪的卫星是否包含GEO卫星；

确定已跟踪的卫星中包含GEO卫星时，比较已跟踪的GEO卫星和捕获到的卫星的信号质量；

如果已跟踪的GEO卫星的信号质量低于捕获到的所述卫星的信号质量，剔除信号质量最差的一颗已跟踪的GEO卫星；

如果已跟踪的GEO卫星的信号质量优于捕获到的所述卫星的信号质量，保持已跟踪的GEO卫星不变；

确定已跟踪的卫星中不包含GEO卫星时，保持已跟踪的卫星不变。

可选的，所述信号质量包括以下一种或多种：

信噪比、多径信号质量、互相关干扰。

可选的，所述根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星包括：

确定捕获到的所述卫星为NGEO卫星时，确定已跟踪的卫星中是否包含GEO卫星；

已跟踪的卫星中包含GEO卫星时，剔除信号质量最差的已跟踪的GEO卫星；

已跟踪的卫星中不包含GEO卫星时，比较已跟踪的卫星和捕获到的卫星的信号质量；

如果已跟踪的卫星的信号质量低于捕获到的所述卫星的信号质量，剔除信号质量最差的一颗已跟踪的卫星；

如果已跟踪的卫星的信号质量优于捕获到的所述卫星的信号质量，保持已跟踪的GEO卫星不变。

可选的，所述方法还包括：

按照预设周期，更新已跟踪的卫星的信号质量。

另一方面，本发明实施例还提供一种接收机，包括：第一确定单元、第二确定单元及分配单元；其中，

第一确定单元用于：没有空的跟踪通道分配给捕获到的卫星时，确定捕获到的卫星的卫星类型；

第二确定单元用于：根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星；

分配单元用于：确定剔除已跟踪的卫星时，将剔除的已跟踪卫星的跟踪信道分配给捕获到的卫星。

可选的，所述第二确定单元用于根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星包括：

所述第一确定单元确定捕获到的所述卫星为GEO卫星时，确定已跟踪的卫星是否包含GEO卫星；

确定已跟踪的卫星中包含GEO卫星时，比较已跟踪的GEO卫星和捕获到的卫星的信号质量；

如果已跟踪的GEO卫星的信号质量低于捕获到的所述卫星的信号质量，剔除信号质量最差的一颗已跟踪的GEO卫星；

如果已跟踪的GEO卫星的信号质量优于捕获到的所述卫星的信号质量，保持已跟踪的GEO卫星不变；

确定已跟踪的卫星中不包含GEO卫星时，保持已跟踪的卫星不变。

可选的，所述第二确定单元用于根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星包括：

所述第一确定单元确定捕获到的所述卫星为NGEO卫星时，确定已跟踪的卫星中是否包含GEO卫星；

已跟踪的卫星中包含GEO卫星时，剔除信号质量最差的已跟踪的GEO卫星；

已跟踪的卫星中不包含GEO卫星时，比较已跟踪的卫星和捕获到的卫星的信号质量；

如果已跟踪的卫星的信号质量低于捕获到的所述卫星的信号质量，剔除信号质量最差的一颗已跟踪的卫星；

如果已跟踪的卫星的信号质量优于捕获到的所述卫星的信号质量，保持已跟踪的GEO卫星不变。

可选的，所述信号质量包括以下一种或多种：

信噪比、多径信号质量、互相关干扰。

可选的，所述接收机还包括更新单元，用于：

按照预设周期，更新已跟踪的卫星的信号质量。

再一方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述的处理方法。

与相关技术相比，本申请技术方案包括：捕获到卫星，且没有空的跟踪通道时，确定捕获到的卫星的卫星类型；根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星；确定剔除已跟踪的卫星时，将剔除的已跟踪卫星的跟踪信道分配给捕获到的卫星。本发明实施例在跟踪通道数目受限的情况下，提升了导航接收机的定位性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为相关技术执行捕获转跟踪的方法流程图；

图2为本发明实施例实现捕获转跟踪的处理方法的流程图；

图3为本发明实施例接收机的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2为本发明实施例实现捕获转跟踪的处理方法的流程图，如图2所示，包括：

步骤201、没有空的跟踪通道分配给捕获到的卫星时，确定捕获到的卫星的卫星类型；

需要说明的是，是否有空的跟踪信道，可以由接收机根据相关技术确定，卫星类型也可以通过卫星的参数确定。

可选的，本发明实施例卫星类型包括：

地球静止轨道(GEO)卫星和非地球静止轨道(NGEO)卫星。

步骤202、根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星；

本发明实施例确定是否剔除已跟踪的卫星包括捕获到的卫星为GEO卫星和捕获到的卫星为NGEO卫星两个分支；

可选的，本发明实施例根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星包括：

确定捕获到的所述卫星为GEO卫星时，确定已跟踪的卫星是否包含GEO卫星；

确定已跟踪的卫星中包含GEO卫星时，比较已跟踪的GEO卫星和捕获到的卫星的信号质量；

如果已跟踪的GEO卫星的信号质量低于捕获到的所述卫星的信号质量，剔除信号质量最差的一颗已跟踪的GEO卫星；

如果已跟踪的GEO卫星的信号质量优于捕获到的所述卫星的信号质量，保持已跟踪的GEO卫星不变；

确定已跟踪的卫星中不包含GEO卫星时，保持已跟踪的卫星不变。

可选的，本发明实施例信号质量包括以下一种或多种：

信噪比、多径信号质量、互相关干扰。

需要说明的是，当信号质量包含多种信息时，可以由本领域技术人员对各种信息进行加权，以确定捕获的卫星和已跟踪的卫星的信号质量；本发明实施例，卫星捕获逐颗进行，当完成所有卫星捕获时，结束卫星捕获。

以信噪比为例；卫星是通过在码相位和载波多普勒两个维度上执行相关操作后捕获，通过判断相关操作的结果是否超过预设的门限值来决定的。相关技术中求解信噪比的方法包括：将二维搜索结果中的多个最大的峰值(如5个)的平均值作为信号幅度值A_sig，将相关器其它输出峰值的平均值作为噪声幅度值N_sig；计算20*log10(A_sig/N_sig)就可以获得信噪比，单位为dB；在卫星跟踪的过程中，也会产生类似的二维跟踪结果，据此也可求解信噪比。

可选的，本发明实施例根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星包括：

确定捕获到的所述卫星为NGEO卫星时，确定已跟踪的卫星中是否包含GEO卫星；

已跟踪的卫星中包含GEO卫星时，剔除信号质量最差的已跟踪的GEO卫星；

已跟踪的卫星中不包含GEO卫星时，比较已跟踪的卫星和捕获到的卫星的信号质量；

如果已跟踪的卫星的信号质量低于捕获到的所述卫星的信号质量，剔除信号质量最差的一颗已跟踪的卫星；

如果已跟踪的卫星的信号质量优于捕获到的所述卫星的信号质量，保持已跟踪的GEO卫星不变。

需要说明的是，当已跟踪卫星发生变化时，本发明实施例可以对已跟踪的卫星的集合进行更新。

另外，由于GEO卫星(如BD系统的GEO卫星)的定位性能较差，跟踪性能也较差；因此，在有NGEO卫星的情况下，本发明实施例通过NGEO卫星进行跟踪。

步骤203、确定剔除已跟踪的卫星时，将剔除的已跟踪卫星的跟踪信道分配给捕获到的卫星。

需要说明的是，捕获到卫星时，如果有空的跟踪通道，直接为捕获到的卫星分配跟踪通道。

可选的，本发明实施例方法还包括：

按照预设周期，更新已跟踪的卫星的信号质量。

需要说明的是，预设周期可以是一个或一个以上捕获周期。

与相关技术相比，本申请技术方案包括：捕获到卫星，且没有空的跟踪通道时，确定捕获到的卫星的卫星类型；根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星；确定剔除已跟踪的卫星时，将剔除的已跟踪卫星的跟踪信道分配给捕获到的卫星。本发明实施例在跟踪通道数目受限的情况下，提升了导航接收机的定位性能。

图3为本发明实施例接收机的结构框图，如图3所示，包括：第一确定单元、第二确定单元及分配单元；其中，

第一确定单元用于：没有空的跟踪通道分配给捕获到的卫星时，确定捕获到的卫星的卫星类型；

可选的，本发明实施例信号质量包括以下一种或多种：

信噪比、多径信号质量、互相关干扰。

需要说明的是，当信号质量包含多种信息时，可以由本领域技术人员对各种信息进行加权，以确定捕获的卫星和已跟踪的卫星的信号质量；本发明实施例，卫星捕获逐颗进行，当完成所有卫星捕获时，结束卫星捕获。

第二确定单元用于：根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星；

可选的，本发明实施例第二确定单元用于根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星包括：

所述第一确定单元确定捕获到的所述卫星为GEO卫星时，确定已跟踪的卫星是否包含GEO卫星；

确定已跟踪的卫星中包含GEO卫星时，比较已跟踪的GEO卫星和捕获到的卫星的信号质量；

如果已跟踪的GEO卫星的信号质量低于捕获到的所述卫星的信号质量，剔除信号质量最差的一颗已跟踪的GEO卫星；

如果已跟踪的GEO卫星的信号质量优于捕获到的所述卫星的信号质量，保持已跟踪的GEO卫星不变；

确定已跟踪的卫星中不包含GEO卫星时，保持已跟踪的卫星不变。

可选的，本发明实施例第二确定单元用于根据确定的卫星类型确定是否剔除已跟踪的卫星包括：

所述第一确定单元确定捕获到的所述卫星为NGEO卫星时，确定已跟踪的卫星中是否包含GEO卫星；

已跟踪的卫星中包含GEO卫星时，剔除信号质量最差的已跟踪的GEO卫星；

已跟踪的卫星中不包含GEO卫星时，比较已跟踪的卫星和捕获到的卫星的信号质量；

如果已跟踪的卫星的信号质量低于捕获到的所述卫星的信号质量，剔除信号质量最差的一颗已跟踪的卫星；

如果已跟踪的卫星的信号质量优于捕获到的所述卫星的信号质量，保持已跟踪的GEO卫星不变。

分配单元用于：确定剔除已跟踪的卫星时，将剔除的已跟踪卫星的跟踪信道分配给捕获到的卫星。

需要说明的是，捕获到卫星时，如果有空的跟踪通道，直接为捕获到的卫星分配跟踪通道。

可选的，本发明实施例接收机还包括更新单元，用于：

按照预设周期，更新已跟踪的卫星的信号质量。

需要说明的是，预设周期可以是一个或一个以上捕获周期。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述处理方法。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件(例如处理器)完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的每个模块/单元可以采用硬件的形式实现，例如通过集成电路来实现其相应功能，也可以采用软件功能模块的形式实现，例如通过处理器执行存储于存储器中的程序/指令来实现其相应功能。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。