《衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法》是和芯星通科技（北京）有限公司於2009年12月15日申請的發明專利，該專利申請號為2009102419023，公布號為CN101738624A，專利公布日為2010年6月16日，發明人是黃磊、莫鈞。該發明涉及全球衛星導航系統的導航接收機。
《衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法》公開一種以實現多個GNSS衛星信號的兼容處理的方法。其中該系統包括：存儲有多個邏輯通道的控制參數和狀態參數的通道參數控制表；根據控制參數存儲接收機接收的衛星信號的中頻採樣數據的數據存儲器；根據控制參數及狀態參數，對中頻採樣數據進行數字下變頻和降採樣操作，獲得零中頻、低採樣率的衛星採樣數據的數字下變頻及降採樣模組；根據控制參數及狀態參數完成衛星信號解擴、相關能量累加和信號捕獲輸出的相關能量累加及信號捕獲模組。該發明可以對多系統不同類型的衛星導航信號進行快速捕獲，並能進行靈活的配置，輸出載波都卜勒和碼相位。
2017年12月，《衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法
- 公布號： CN101738624A
- 公布日： 2010年6月16日
- 申請號：2009102419023
- 申請日： 2009年12月15日
- 類別：發明專利
- 發明人：黃磊、莫鈞
- Int.Cl.：G01S 19/24 (2010.01) 、G01S 19/29 (2010.01) 、G01S 19/30 (2010.01)
- 地址：北京市海淀區上地信息產業基 地三街9號嘉華大廈C座601
- 申請人：和芯星通科技（北京）有限公司
- 代理人：栗若木、王漪
- 代理機構：北京安信方達智慧財產權代理有限公司
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
為了跟蹤並解調GNSS的衛星導航信號，需要使用捕獲單元獲得信號的碼相位和載波都卜勒頻率的粗略估計。信號捕獲單元是中頻信號處理的重要組成部分，用於實現對衛星擴頻信號的快速粗略捕獲，其性能將直接影響接收機的性能指標。
GNSS信號是擴頻信號，只有利用擴頻碼的相關特性才能從噪聲中提取出衛星信號。由於接收信號的頻率分量中存在都卜勒頻移，所以信號的搜尋是二維搜尋過程，即分別在碼域和頻域中對信號進行搜尋。2009年12月之前關於捕獲算法的研究有很多，比較常用的偽碼捕獲算法有基於快速傅立葉變換（FFT）的頻域捕獲和匹配濾波器（MatchFilter）時域捕獲。
（一）基於FFT的頻域捕獲
基於FFT的頻域捕獲處理流程中，中頻輸入信號經數據預處理後，與本地載波混頻並經FFT轉換到頻域之後，與本地偽碼信號的FFT共軛輸出結果相乘，經快速傅立葉逆變換（IFFT）後即可得到所有碼相位的捕獲輸出。
雖然基於FFT的頻域捕獲能夠實現碼相位的並行快速捕獲，但是其只能適用於某一特定短碼信號如全球定位系統（GPS）C/A碼等，不能實現動態配置；對於中長碼信號，FFT點數的增加會使得硬體資源以幾何級數增長；不能改變搜尋的碼相位數量，即不能實現對指定的部分碼相位搜尋；以及不能實現對載波都卜勒的精細並行捕獲等。
（二）匹配濾波器時域捕獲
匹配濾波器實際上就是一個係數可變的有限衝激回響（FIR）濾波器，通常用並行方式和倒置型實現，2009年12月之前比較節省資源的類型有摺疊匹配濾波器和差分匹配濾波器等。匹配濾波器一般由三部分組成：移位暫存器、乘法器組和多輸入加法器。接收數據自左至右依次輸入，最先接收到的數據應位於最右。當接收到的信號序列滑過本地序列時，每一時刻產生一個相關結果。當滑動到兩個序列相位對齊時，相關結果將有一個峰值輸出。
雖然匹配濾波器時域捕獲能夠實現碼相位的並行快速捕獲，但是其也只能適用於某一特定短碼信號如GPSC/A碼等，不能實現動態配置；也不能實現中長碼信號捕獲，濾波器階數的增加會使得硬體資源以幾何級數增長；以及不能實現對載波都卜勒的精細並行捕獲等。
發明內容
專利目的
《衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法》所要解決的技術問題，在於需要提供一種衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法，以實現多個GNSS衛星信號的兼容處理。
技術方案
《衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法》包括：通道參數控制表，存儲有多個邏輯通道的控制參數和狀態參數；數據存儲器，與所述通道參數控制表相連，用於根據所述控制參數存儲所述接收機接收的衛星信號的中頻採樣數據；數字下變頻及降採樣模組，與所述通道參數控制表及數據存儲器相連，用於根據所述控制參數及狀態參數，對所述中頻採樣數據進行數字下變頻和降採樣操作，獲得零中頻、低採樣率的衛星採樣數據；相關能量累加及信號捕獲模組，與所述通道參數控制表及數字下變頻及降採樣模組相連，用於根據所述控制參數及狀態參數完成衛星信號解擴、相關能量累加和信號捕獲輸出。
優選地，所述數字下變頻及降採樣模組包括：碼數控振盪器，與所述通道參數控制表及數據存儲器相連，用於根據所述控制參數及狀態參數從所述數據存儲器中並行輸出所述中頻採樣數據；碼生成器，與所述通道參數控制表、相關能量累加及信號捕獲模組及碼數控振盪器相連，用於產生本地碼；數字下變頻模組，與所述數據存儲器及相關能量累加及信號捕獲模組相連，用於根據所述本地碼對所述中頻採樣數據進行數字下變頻及降採樣處理，得到所述衛星採樣數據。
優選地，所述通道參數控制表存儲的所述控制參數包括採樣速率和碼速率；所述碼數控振盪器根據所述採樣速率和碼速率，確定從所述數據存儲器中讀出的所述中頻採樣數據的數量。優選地，所述碼生成器包括通用碼發生器或者存儲碼控制器。
優選地，所述相關能量累加及信號捕獲模組，包括：相關器子模組，與所述數字下變頻及降採樣模組相連，用於計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相關結果；能量計運算元模組，與所述相關器子模組相連，用於計算信號能量；擇大判決子模組，與所述能量計運算元模組相連，用於在各個碼相位對應的信號能量中搜尋最大值，並輸出與所述最大值對應的碼相位信息及頻率信息。
優選地，所述相關能量累加及信號捕獲模組進一步包括：相干累加子模組，與所述相關器子模組相連，用於按照同相分量和正交分量分別存儲信號相干累加結果；快速傅立葉變換子模組，與所述相干累加子模組相連，用於計算同一個碼相位下的連續相干累加結果的頻譜，獲得信號能量；非相干累加子模組，與所述快速傅立葉變換子模組及擇大判決子模組相連，用於對所述信號能量進行非相干累加，獲得非相干累加結果並存儲；其中，所述擇大判決子模組還用於在各個碼相位對應的非相干累加結果中搜尋最大值，並輸出對應的碼相位信息及頻率信息。
優選地，所述非相干累加子模組進一步根據二次累加控制參數將非相干累加結果進行二次累加，用於所述信號捕獲系統對所述衛星信號進行四相移相鍵控或者二進制偏移載波調製；其中，所述通道參數控制表存儲的所述控制參數包括所述二次累加控制參數。
為了解決上述技術問題，該發明還提供了一種衛星導航接收機的信號捕獲方法，包括：存儲多個邏輯通道的控制參數和狀態參數；根據所述控制參數存儲所述接收機接收的衛星信號的中頻採樣數據；讀取所述中頻採樣數據，並根據所述狀態參數對所述中頻採樣數據進行數字下變頻和降採樣操作，獲得零中頻、低採樣率的衛星採樣數據；根據所述控制參數及狀態參數完成衛星信號解擴、相關能量累加和信號捕獲輸出。
優選地，存儲所述多個邏輯通道的控制參數的步驟，包括：以鍊表形式存儲所述多個邏輯通道的控制參數。
優選地，所述控制參數包括邏輯通道的相關累加長度以及碼相位滑動個數。
優選地，根據所述控制參數存儲衛星信號的中頻採樣數據的步驟，包括：根據所述狀態參數並行輸出所述中頻採樣數據；根據本地碼對所述中頻採樣數據進行數字下變頻及降採樣處理，得到所述衛星採樣數據。
優選地，所述控制參數包括採樣速率和碼速率；根據所述採樣速率和碼速率，確定讀出的所述中頻採樣數據的數量。
優選地，所述本地碼，由通用碼發生器或者存儲碼控制器生成。
優選地，讀取所述中頻採樣數據的步驟，包括：通過控制一個時鐘周期內讀出的所述中頻採樣數據的數量，實現所述中頻採樣數據的並行讀取。
優選地，計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相干累加結果，並計算信號能量；在各個碼相位對應的信號能量中搜尋最大值，並輸出與所述最大值對應的碼相位信息及頻率信息。
優選地，該方法進一步包括：按照同相分量和正交分量分別存儲信號相干累加結果；計算同一個碼相位下的連續相干累加結果的頻譜，獲得信號能量並對所述信號能量進行非相干累加，獲得非相干累加結果並存儲；在各個碼相位對應的所述非相干累加結果中搜尋最大值，並輸出對應的碼相位信息及頻率信息。
優選地，該方法進一步包括：根據二次累加控制參數將所述非相干累加結果進行二次累加，對所述衛星信號進
行四相移相鍵控或者二進制偏移載波調製；其中，所述控制參數包括所述二次累加控制參數。
該發明實現的衛星信號捕獲系統，可以對多系統不同類型的衛星導航信號進行快速捕獲，並能進行靈活的配置，輸出載波都卜勒和碼相位。該發明實現的衛星信號捕獲系統，捕獲通道數量可變，可以實現對載波都卜勒的精細並行捕獲；碼相位搜尋個數可變；支持不同碼長信號；支持不同碼速率和採樣速率信號；支持多種調製方式；支持中頻採樣數據的並行讀取，提高數據處理速度；支持塊浮點存儲方式，減少存儲量。
改善效果
《衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法》的各模組或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網路上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程式代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個積體電路模組，或者將它們中的多個模組或步驟製作成單個積體電路模組來實現。
附圖說明
圖1為該發明信號捕獲系統實施例的組成示意圖；
圖2為上述數字下變頻及降採樣模組的組成示意圖；
圖3為上述相關能量累加及信號捕獲模組的組成示意圖；
圖4為該發明信號捕獲方法實施例的流程示意圖；
圖5為該發明實施例中信號捕獲系統實際套用時的處理流程示意圖；
圖6為一個邏輯通道的處理流程示意圖。
權利要求
1.一種衛星導航接收機的信號捕獲系統，其特徵在於，包括：通道參數控制表，存儲有多個邏輯通道的控制參數和狀態參數；所述控制參數包括採樣速率和碼速率、二次累加控制參數、邏輯通道的相關累加長度以及碼相位滑動個數；數據存儲器，與所述通道參數控制表相連，用於根據所述控制參數存儲所述接收機接收的衛星信號的中頻採樣數據；數字下變頻及降採樣模組，與所述通道參數控制表及數據存儲器相連，用於根據所述控制參數及狀態參數，對所述中頻採樣數據進行數字下變頻和降採樣操作，獲得零中頻、低採樣率的衛星採樣數據；相關能量累加及信號捕獲模組，與所述通道參數控制表及數字下變頻及降採樣模組相連，用於根據所述控制參數及狀態參數完成衛星信號解擴、相關能量累加和信號捕獲輸出。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述數字下變頻及降採樣模組包括：碼數控振盪器，與所述通道參數控制表及數據存儲器相連，用於根據所述控制參數及狀態參數從所述數據存儲器中並行輸出所述中頻採樣數據；碼生成器，與所述通道參數控制表、相關能量累加及信號捕獲模組及碼數控振盪器相連，用於產生本地碼；數字下變頻模組，與所述數據存儲器及相關能量累加及信號捕獲模組相連，用於根據所述本地碼對所述中頻採樣數據進行數字下變頻及降採樣處理，得到所述衛星採樣數據。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於：所述碼數控振盪器根據所述採樣速率和碼速率，確定從所述數據存儲器中讀出的所述中頻採樣數據的數量。
4.如權利要求2所述的系統，其特徵在於：所述碼生成器包括通用碼發生器或者存儲碼控制器。
5.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述相關能量累加及信號捕獲模組，包括：相關器子模組，與所述數字下變頻及降採樣模組相連，用於計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相關結果；能量計運算元模組，與所述相關器子模組相連，用於計算信號能量；擇大判決子模組，與所述能量計運算元模組相連，用於在各個碼相位對應的信號能量中搜尋最大值，並輸出與所述最大值對應的碼相位信息及頻率信息。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，所述相關能量累加及信號捕獲模組進一步包括：相干累加子模組，與所述相關器子模組相連，用於按照同相分量和正交分量分別存儲信號相干累加結果；快速傅立葉變換子模組，與所述相干累加子模組相連，用於計算同一個碼相位下的連續相干累加結果的頻譜，獲得信號能量；非相干累加子模組，與所述快速傅立葉變換子模組及擇大判決子模組相連，用於對所述信號能量進行非相干累加，獲得非相干累加結果並存儲；其中，所述擇大判決子模組還用於在各個碼相位對應的非相干累加結果中搜尋最大值，並輸出對應的碼相位信息及頻率信息。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於：所述非相干累加子模組進一步根據二次累加控制參數將非相干累加結果進行二次累加，用於所述信號捕獲系統對所述衛星信號進行四相移相鍵控或者二進制偏移載波調製。
8.一種衛星導航接收機的信號捕獲方法，其特徵在於，包括：存儲多個邏輯通道的控制參數和狀態參數；所述控制參數包括採樣速率和碼速率、二次累加控制參數、邏輯通道的相關累加長度以及碼相位滑動個數；根據所述控制參數存儲所述接收機接收的衛星信號的中頻採樣數據；讀取所述中頻採樣數據，並根據所述控制參數和狀態參數對所述中頻採樣數據進行數字下變頻和降採樣操作，獲得零中頻、低採樣率的衛星採樣數據；根據所述控制參數及狀態參數完成衛星信號解擴、相關能量累加和信號捕獲輸出。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，存儲所述多個邏輯通道的控制參數的步驟，包括：以鍊表形式存儲所述多個邏輯通道的控制參數。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，根據所述控制參數存儲衛星信號的中頻採樣數據的步驟，包括：根據所述狀態參數並行輸出所述中頻採樣數據；根據本地碼對所述中頻採樣數據進行數字下變頻及降採樣處理，得到所述衛星採樣數據。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於：根據所述採樣速率和碼速率，確定讀出的所述中頻採樣數據的數量。
12.如權利要求10所述的方法，其特徵在於：所述本地碼，由通用碼發生器或者存儲碼控制器生成。
13.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，讀取所述中頻採樣數據的步驟，包括：通過控制一個時鐘周期內讀出的所述中頻採樣數據的數量，實現所述中頻採樣數據的並行讀取。
14.如權利要求8所述的方法，其特徵在於：計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相干累加結果，並計算信號能量；在各個碼相位對應的信號能量中搜尋最大值，並輸出與所述最大值對應的碼相位信息及頻率信息。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括：按照同相分量和正交分量分別存儲信號相干累加結果；計算同一個碼相位下的連續相干累加結果的頻譜，獲得信號能量並對所述信號能量進行非相干累加，獲得非相干累加結果並存儲；在各個碼相位對應的所述非相干累加結果中搜尋最大值，並輸出對應的碼相位信息及頻率信息。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括：根據二次累加控制參數將所述非相干累加結果進行二次累加，對所述衛星信號進行四相移相鍵控或者二進制偏移載波調製。
實施方式
圖1為該發明信號捕獲系統實施例的組成示意圖。如圖1所示，該實施例主要包括通道參數控制表110、數據存儲器120、數字下變頻及降採樣模組130以及相關能量累加及信號捕獲模組140，其中：通道參數控制表110，存儲有多個邏輯通道的控制參數和狀態參數，用於完全控制和復現邏輯通道的處理流程和當前狀態；其中該控制參數包括本地碼信號產生參數、相關器控制參數、相干累加參數、非相干累加參數以及所需捕獲的碼相位個數等；該狀態參數包括當前本地碼信號產生狀態、相干累加狀態和非相干累加狀態等。
數據存儲器120，本實施例中為FIFO存儲器，與該通道參數控制表110相連，用於根據通道參數控制表110中的控制參數存儲接收機在一定時間段內接收的衛星信號的中頻採樣數據，供數字下變頻及降採樣模組130處理使用；數字下變頻及降採樣模組130，與該通道參數控制表110及數據存儲器120相連，用於根據通道參數控制表110中的控制參數和狀態參數，對數據存儲器中存儲的中頻採樣數據進行數字下變頻和降採樣操作，獲得零中頻、低採樣率的衛星採樣數據，供相關能量累加及信號捕獲模組140處理使用；相關能量累加及信號捕獲模組140，與該通道參數控制表110和數字下變頻及降採樣模組130相連，用於根據通道參數控制表110中的本地碼信號產生參數、相關器控制參數、相干累加參數和非相干累加參數以及相應的狀態參數等完成衛星信號解擴、相關能量累加和信號捕獲輸出。
圖2為上述數字下變頻及降採樣模組130的組成示意圖。如圖2所示，該數字下變頻及降採樣模組130主要包括數字下變頻模組231、碼數控振盪器232、以及碼生成器233，其中：碼數控振盪器232，與通道參數控制表110及數據存儲器120相連，用於在通道參數控制表110的控制參數和狀態參數控制下從數據存儲器120中並行輸出中頻採樣數據；碼生成器233，與通道參數控制表110、相關能量累加及信號捕獲模組140及碼數控振盪器232相連，用於產生本地碼，本實施例中採樣率為2倍碼速率；當然，其它實施例中也可以是其它倍數的碼速率；數字下變頻模組231，與數據存儲器120及相關能量累加及信號捕獲模組140相連，對從數據存儲器120中並行輸出的中頻採樣數據進行數字下變頻及降採樣處理，得到降採樣數據（即前述的零中頻、低採樣率的衛星採樣數據），供後續相關能量累加及信號捕獲模組140使用；每次從數據存儲器120並行輸出的採樣點點數（即中頻採樣數據的數量）由碼數控振盪器232根據通道參數控制表110中採樣速率和碼速率來確定，其中該採樣速率和碼速率屬於前述的控制參數；上述的碼生成器233可以是通用碼發生器或者存儲碼控制器兩種，通過通道參數控制表110控制本地碼產生方式和生成參數。
圖3為上述相關能量累加及信號捕獲模組140的組成示意圖。如圖3所示，該相關能量累加及信號捕獲模組140主要包括相關器子模組341、相干累加子模組342、快速傅立葉變換（FFT）子模組343、非相干累加子模組344、能量計運算元模組345以及擇大判決子模組346，其中：相關器子模組341，與數字下變頻及降採樣模組130及能量計運算元模組345相連，用於計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相關結果；相干累加子模組342，與該相關器子模組341相連，用於按照同相分量（也稱為I支路）和正交分量（也稱為Q支路）分別存儲信號相干累加結果；FFT子模組343，與該相干累加子模組342相連，用於計算同一個碼相位下的連續相干累加結果（即衛星信號解擴後的連續波信號）的頻譜，獲得信號能量（I2+Q2）；非相干累加子模組344，與該FFT子模組343相連，用於對該信號能量進行非相干累加，獲得非相干累加結果並存儲；能量計運算元模組345，與相關器子模組341相連，用於計算信號能量；擇大判決子模組346，與能量計運算元模組345及非相干累加子模組344相連，用於在各個碼相位對應的信號能量或者非相干累加結果中搜尋最大值，並輸出與最大值對應的碼相位信息及頻率信息。
一般情況下，經過上述相關器子模組341計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相關結果後，再依次經過相干累加子模組342、FFT子模組343、非相干累加子模組344以及擇大判決子模組346進行處理。這種處理模式能夠進行多次的相干累加和非相干累加，提高了捕獲靈敏度。另外，對於捕獲靈敏度不作特殊要求的情況，上述相關器子模組341計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相關結果後，上述能量計運算元模組345可以直接計算信號能量並傳輸給擇大判決子模組346搜尋最大值並輸出對應的碼相位信息及頻率信息，這種處理模式提高了處理效率。需要說明的是，本實施例中如圖2所示的數字下變頻及降採樣模組130以及如圖3所示的相關能量累加及信號捕獲模組140在連線時，是數字下變頻及降採樣模組130中的碼數控振盪器232以及碼生成器233與相關能量累加及信號捕獲模組140中的相關器子模組341相連線。
該發明實施例中的信號捕獲系統通過FIFO存儲和物理通道時分復用，實現了並行多個邏輯捕獲通道。物理上只有一個捕獲通道，通過FIFO塊處理方式和通道參數控制表110，實現了多個邏輯通道時分復用這一個物理捕獲通道。
該發明實施例中的信號捕獲系統對經過相關器子模組341解擴後得到的連續波信號進行FFT變換，實現了對載波都卜勒的並行精細估計。
該發明實施例中的信號捕獲系統，通過通道參數控制表110設定邏輯通道的相關累加長度、控制碼相位滑動個數，由相干器子模組341實現了可變的碼相位搜尋數量。
該發明實施例中的信號捕獲系統，通過在相干累加子模組342設定相干累加積分時間，通過通道參數控制表110中的控制參數和狀態參數保證邏輯通道的時域連續性（採樣點數的連續性和本地碼的連續性），實現了對相干累加積分時間內的相關運算，從而支持不同碼周期信號捕獲。
該發明實施例中的信號捕獲系統，通過設定碼數控振盪器232輸出頻率來控制本地碼的採樣速率，可以支持不同碼速率信號捕獲；通過碼數控振盪器232輸出特定採樣速率和碼速率情況下，每次從數據存儲器120中並行輸出的採樣點數，通過降採樣處理，從而可以支持不同採樣速率信號。
該發明實施例中的信號捕獲系統，支持二進制相移鍵控（BPSK）、四相移相鍵控（QPSK）以及二進制偏移載波（BOC）等多種調製方式。其中，單獨一個邏輯通道不用修改連線關係及功能設定即可支持BPSK信號捕獲。上述通道參數控制表110中的控制參數，還可以包括二次累加控制參數，用於指示對非相干累加結果進行二次累加，以支持具體的調製方式。比如根據二次累加控制參數，非相干累加子模組344將兩個邏輯通道的非相干累加結果進行二次累加，即可實現對QPSK信號的快速捕獲；非相干累加子模組344將兩個邏輯通道的載波頻率設定為BOC信號的兩個頻譜峰值，並根據二次累加控制參數，將其非相干累加結果進行二次累加，即可實現對BOC信號的快速捕獲。
上述碼相位搜尋數量的設定、相干累加積分時間的設定、本地碼採樣速率及碼速率的配置、非相干累加的二次累加的配置等等，體現出了該發明技術方案在配置上的靈活性。
該發明實施例中的信號捕獲系統，通過控制數據存儲器120的數據位寬，即可在一個時鐘周期內從數據存儲器120中讀出若干箇中頻採樣數據，比如每箇中頻採樣數據的位寬為4比特（bits），而數據存儲器120的數據位寬為32比特，那么最多可以一次並行讀出8箇中頻採樣數據，實現了中頻採樣數據的並行讀取。
該發明實施例中的信號捕獲系統，其中的相干累加子模組342和非相干累加子模組344的存儲結構採用塊浮點方式，有效位數和指數單獨存儲，保證隨機存儲器（RAM）位寬充分利用，減少RAM需求量。
該發明實施例中的信號捕獲系統，採用記憶體變數控制的方式，對信號捕獲系統的控制以及相干和非相干累加狀態都以鍊表形式放在記憶體中。信號捕獲系統以鍊表形式存儲多個邏輯通道的控制參數，通過時分復用方式實現多個邏輯捕獲通道，對鍊表空間直接讀寫，控制各個邏輯通道的參數，讀取捕獲狀態，並且邏輯通道數據可實時配置。
僅就信號捕獲而言，多個GNSS系統信號的不同點主要在於調製方式、碼速率、碼周期以及碼產生方式等存在不同之處。該發明中這些不同點在通道參數控制表110中都有對應的控制參數，通過不同的參數設定即可以兼容處理多個GNSS信號。
圖4為該發明信號捕獲方法實施例的流程示意圖。結合圖1至圖3所示的系統實施例，圖4所示的方法實施例主要包括如下步驟：步驟S410，存儲多個邏輯通道的控制參數和狀態參數；步驟S420，根據該控制參數存儲該接收機接收的衛星信號的中頻採樣數據；步驟S430，讀取該中頻採樣數據，並根據該狀態參數對該中頻採樣數據進行數字下變頻和降採樣操作，獲得零中頻、低採樣率的衛星採樣數據；步驟S440，根據該控制參數及狀態參數完成衛星信號解擴、相關能量累加和信號捕獲輸出。
其中，上述存儲該多個邏輯通道的控制參數的步驟，包括以鍊表形式存儲該多個邏輯通道的控制參數。
其中，上述控制參數包括邏輯通道的相關累加長度以及碼相位滑動個數。
其中，根據該控制參數存儲衛星信號的中頻採樣數據的步驟，具體過程可以是：根據該狀態參數並行輸出該中頻採樣數據；根據本地碼對該中頻採樣數據進行數字下變頻及降採樣處理，得到該衛星採樣數據。
其中，上述的控制參數包括採樣速率和碼速率；可以根據該採樣速率和碼速率，確定讀出的該中頻採樣數據的數量。
其中，該本地碼，由通用碼發生器或者存儲碼控制器生成。
其中，讀取該中頻採樣數據的步驟，可以是：通過控制一個時鐘周期內讀出的該中頻採樣數據的數量，實現該中頻採樣數據的並行讀取。
其中，計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相干累加結果，並計算信號能量；在各個碼相位對應的信號能量中搜尋最大值，並輸出與該最大值對應的碼相位信息及頻率信息。
另外，該方法可以進一步包括：按照同相分量和正交分量分別存儲信號相干累加結果；計算同一個碼相位下的連續相干累加結果的頻譜，獲得信號能量並對信號能量進行非相干累加，獲得非相干累加結果並存儲；在各個碼相位對應的非相干累加結果中搜尋最大值，並輸出對應的碼相位信息及頻率信息。
圖5為該發明實施例中的信號捕獲系統在實際套用時的處理流程示意圖。如圖5所示，該信號捕獲系統的實際處理流程主要包括如下步驟：步驟S510，讀取通道參數控制表，獲得通道狀態；步驟S520，判斷是否已經捕獲成功，是則轉步驟S540，否則轉步驟S530；步驟S530，配置通道參數，在信號捕獲操作完成後保存通道狀態參數以用於後續的捕獲處理，轉步驟S540；步驟S540，判斷是否所有通道都已經處理完成，是則轉步驟S550，否則轉步驟S560；步驟S550，捕獲結束。步驟S560，獲取下一通道的參數控制表，轉步驟S510進行下一通道的捕獲處理。
該發明實施例中的信號捕獲系統，一個邏輯通道負責在某一個特定載波都卜勒情況下對可變碼相位個數進行搜尋，即實現的是頻域串列、碼相位並行的捕獲方式，其中的碼相位精度可以達到±1/4碼片。
圖6為一個邏輯通道的處理流程示意圖。如圖6所示，一個邏輯通道的處理流程主要包括如下步驟：步驟S601，對從數據存儲器120中並行讀出的中頻採樣數據進行數字下變頻及降採樣處理，得到降採樣數據；步驟S602，計算每個碼相位對應的衛星信號與本地信號相關結果；步驟S603，判斷是否做相干累加和非相干累加，是則轉步驟S604，否轉步驟S605；步驟S604，計算信號能量；轉步驟S609；步驟S605，按照同相分量（也稱為I支路）和正交分量（也稱為Q支路）分別存儲信號相干累加結果，轉步驟S606；步驟S606，判斷相干累加是否完成，是則轉步驟S607，否則轉步驟S611；步驟S607，計算同一個碼相位下的連續相干累加結果（即衛星信號解擴後的連續波信號）的頻譜，輸出信號能量（I2+Q2），轉步驟S608；步驟S608，累加並存儲該信號能量，比較累加次數與設定值（從參數控制表中獲得）並置相應捕獲標誌位，轉步驟S609；步驟S609，在各個碼相位對應的信號能量中搜尋最大值即峰值，轉步驟S610；步驟S610，峰值與預設的峰值門限比較並置相應捕獲成功標誌位；步驟S611，該邏輯通道本輪操作結束。
顯然，該領域的技術人員應該明白，上述的該發明的各模組或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網路上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程式代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個積體電路模組，或者將它們中的多個模組或步驟製作成單個積體電路模組來實現。這樣，該發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。
榮譽表彰
2017年12月，《衛星導航接收機的信號捕獲系統及方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
