信号处理方法、装置和信号处理设备

专利2025-04-11  6


本申请实施例属于卫星导航及信号处理,特别是涉及一种信号处理方法、装置和信号处理设备。


背景技术:

1、全球定位系统(global positioning system,gps)是一种以人造地球卫星为基础实现的高精度无线电导航定位系统,gps系统在公众服务等多个领域中发挥着重要作用。实现gps系统的定位功能需要使用到gps接收机,gps接收机中的相关器设计是gps接收机设计的关键技术之一,它可以利用信号的相关特性将有用信号从干扰和噪声中提取出来。

2、gps接收机中的相关器主要用于实现接收信号与本地扩频码的相关运算,以此来剥离接收信号上的扩频码,提取导航数据和时间信息。相关操作是相关器的核心部分,通过在不同的码相位和频率偏移下执行相关操作,来寻找最佳的信号对齐和解调参数。

3、相关器可简单地视为由一个乘法器和随后的一个加法器组成,用以完成相关运算。现有技术中,相关器主要为对称设计,对称式相关器通过接收信号分别与本地超前、即时、滞后扩频码的相关运算,得到二进制偏移载波(binary offset carrier,boc)信号的自相关函数曲线。正如一般的阶状码调制信号,boc信号的自相关函数由一系列的折线组成,具有多个过零点值和峰值。这样,在本地采样过程中很容易采样到过零点值。因此,需要通过增加相关器来提供更多的采样点。但是,相关器的设计和实现相对复杂,特别是在需要高性能、高精度的应用场景下,复杂的算法和电路设计可能导致相关器的制造和维护成本增加。此外,使用高性能的相关器通常需要大量的计算资源支持,在实际应用中可能需要占用gps接收机更多的功率和处理能力,使得高性能相关器在资源有限的设备中的应用可能受到限制。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请实施例提供了一种信号处理方法、装置和信号处理设备,用以解决现有技术中只有通过增加相关器数量才能获得更多有用的采样结果的问题,从而在不增加额外硬件资源的前提下实现相同的目的。

2、本申请实施例的第一方面提供了一种信号处理方法,包括:

3、接收导航卫星信号,所述导航卫星信号为二进制偏移载波boc信号;

4、通过相关器对所述boc信号与本地扩频码进行相关运算,得到多个相关值;其中,所述相关器为不对称设计的相关器;

5、基于所述boc信号的自相关函数的对称性,对多个所述相关值进行处理得到多个采样结果。

6、可选地,所述相关器包括超前相关器、即时相关器和滞后相关器,所述通过相关器对所述boc信号与本地扩频码进行相关运算,得到多个相关值,包括:

7、对所述boc信号进行载波剥离,得到两路信号,所述两路信号包括i支路的同相信号和q支路的正交信号;

8、确定所述超前相关器、所述即时相关器和所述滞后相关器的相位差;其中,所述超前相关器的相位差与所述滞后相关器的相位差不等;

9、基于所述相位差,分别通过所述超前相关器、所述即时相关器和所述滞后相关器对所述两路信号进行相关运算,得到多个相关值。

10、可选地,所述确定所述超前相关器、所述即时相关器和所述滞后相关器的相位差,包括:

11、保持所述超前相关器和所述即时相关器的相位差不变,调整所述滞后相关器的相位差;

12、或者,

13、保持所述滞后相关器和所述即时相关器的相位差不变,调整所述超前相关器的相位差。

14、可选地,所述基于所述boc信号的自相关函数的对称性,对多个所述相关值进行处理得到多个采样结果,包括:

15、构建坐标系,所述坐标系的横轴表示所述boc信号的码延迟值,所述坐标系的纵轴表示所述码延迟值基于所述boc信号的自相关函数得到的相关值;

16、确定每个所述相关值在所述坐标系中的位置点;

17、基于所述boc信号的自相关函数的对称性,对每个所述相关值在所述坐标系中的位置点进行左右映射,得到多个采样结果。

18、可选地,对每个所述相关值在所述坐标系中的位置点进行左右映射所使用的对称轴为经过所述码延迟值为0且垂直于所述坐标系的横轴的直线。

19、可选地,任一采样结果包括一个码延迟值以及与所述码延迟值对应的一个相关值,多个所述采样结果中相同的相关值对应有两个不同的码延迟值,所述两个不同的码延迟值的符号不同。

20、本申请实施例的第二方面提供了一种信号处理装置,包括:

21、信号接收模块,用于接收导航卫星信号,所述导航卫星信号为二进制偏移载波boc信号;

22、相关运算模块,用于通过相关器对所述boc信号与本地扩频码进行相关运算,得到多个相关值;其中,所述相关器为不对称设计的相关器;

23、对称处理模块,用于基于所述boc信号的自相关函数的对称性,对多个所述相关值进行处理得到多个采样结果。

24、本申请实施例的第三方面提供了一种信号处理设备,包括多个不对称设计的相关器,所述多个不对称设计的相关器包括超前相关器、即时相关器和滞后相关器;其中,所述超前相关器的相位差与所述滞后相关器的相位差不等。

25、本申请实施例的第四方面提供了一种信号处理设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的信号处理方法。

26、本申请实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的信号处理方法。

27、本申请实施例的第六方面提供了一种计算机程序产品,当所述计算机程序产品在计算机上运行时,使得所述计算机执行上述第一方面所述的信号处理方法。

28、与现有技术相比,本申请实施例具有以下有益效果:

29、本申请实施例,通过使用不对称设计的相关器,可以基于boc信号的自相关函数的对称性快速地获得与使用多个对称设计的相关器相同的采样结果,解决了现有技术只有通过增加相关器数量才能获得更多有用的采样结果的问题,本申请实施例可以在不增加额外硬件资源的前提下同样实现上述目的。并且,本申请实施例在获得多个相关值后,直接基于boc信号的自相关函数的对称性对相关值进行处理,也可以减少计算量,降低gps接收机的整体计算负担,降低gps接收机的能耗。



技术特征:

1.一种信号处理方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述相关器包括超前相关器、即时相关器和滞后相关器,所述通过相关器对所述boc信号与本地扩频码进行相关运算,得到多个相关值,包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述确定所述超前相关器、所述即时相关器和所述滞后相关器的相位差,包括:

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述基于所述boc信号的自相关函数的对称性,对多个所述相关值进行处理得到多个采样结果,包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,对每个所述相关值在所述坐标系中的位置点进行左右映射所使用的对称轴为经过所述码延迟值为0且垂直于所述坐标系的横轴的直线。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,任一采样结果包括一个码延迟值以及与所述码延迟值对应的一个相关值,多个所述采样结果中相同的相关值对应有两个不同的码延迟值,所述两个不同的码延迟值的符号不同。

7.一种信号处理装置,其特征在于,包括:

8.一种信号处理设备,其特征在于,包括多个不对称设计的相关器,所述多个不对称设计的相关器包括超前相关器、即时相关器和滞后相关器;其中,所述超前相关器的相位差与所述滞后相关器的相位差不等。

9.一种信号处理设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述的信号处理方法。

10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的信号处理方法。


技术总结
本申请实施例适用于卫星导航及信号处理技术领域,提供了一种信号处理方法、装置和信号处理设备,所述方法包括:接收导航卫星信号,所述导航卫星信号为二进制偏移载波BOC信号;通过相关器对所述BOC信号与本地扩频码进行相关运算,得到多个相关值;其中,所述相关器为不对称设计的相关器;基于所述BOC信号的自相关函数的对称性,对多个所述相关值进行处理得到多个相位支路的结果。应用上述方法,可以在获得多个相关值后,直接基于BOC信号的自相关函数的对称性对相关值进行处理获得更多的采样结果,减少了计算量,降低了GPS接收机的整体计算负担,降低了GPS接收机的能耗。

技术研发人员:郭瑛,王名为,高峰,许祥滨
受保护的技术使用者:广东工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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