消除卫星的ca码信号的相关噪声的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法和装置。该方法主要包括：预先建立不同卫星CA码信号之间的相关噪声的相关值查找表，根据卫星导航接收机接收到的多个CA码信号的强度信息，计算出两个不同卫星发出的CA码信号之间的码片偏移值K；根据所述两个不同卫星的CA码和所述码片偏移值K查询所述相关值查找表，获取所述两个不同卫星CA码信号之间的相关噪声。本发明实施例可以有效地计算出不同卫星CA码信号(强信号和弱信号)之间的相关噪声，进而消除弱信号的测量功率中包含的相关噪声的功率，得到卫星接收机接收到的弱信号的实际功率，以便对弱信号进行有效的捕获和跟踪，从而大幅提高卫星信号接收的灵敏度。
【专利说明】消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航定位【技术领域】，尤其涉及一种消除卫星的CA(c〇ar Se/ acquisition,粗捕获）码信号的相关噪声的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 提高卫星导航接收机的灵敏度，便可以接收更多的卫星的讯号。提高GPS (Global Positioning System,全球定位系统）接收机的灵敏度后一般都可以接收到更多的GPS卫 星。卫星导航卫星信号采用典型的CDMA (Code Division Multiple Access,码分多址） 调制技术进行合成，每个导航卫星都对应一组编码，一般采用PRN(伪随机噪声码，pseudo random noise code)编码，然后，多个卫星共享同一段频道发送卫星导航信号。
[0003] 在卫星导航接收机这端，会将接收到看来就像是杂乱无章的背景噪音一样的讯 号，用每个卫星的PRN编码进行对比校验。如果来自本卫星导航接收机对应的卫星（即目 标卫星）的信号够强的话，在对比校验后便会找出目标卫星的信号的峰值，再由此进行定 位的计算。当目标卫星的信号较弱或者卫星信号越来越弱的时候，对比校验找出的峰值会 不明显或越来越不明显，到最后甚至分不出峰值还是噪音。
[0004] 高水平的天线设计和射频前端等硬件设计都能提高卫星导航接收机的灵敏度。目 前专业的接收机厂家在射频硬件设计方面都已经达到了很高的水平。现有技术中的一种提 高卫星导航接收机的灵敏度的方法为：靠软件的方法来实现。通过增加对比校验时积分的 时间，使卫星导航信号的峰值更加明显，从而实现当目标卫星的卫星导航信号较弱时，卫星 导航接收机也能识别目标卫星的卫星导航信号。
[0005] 上述现有技术中的提高卫星导航接收机的灵敏度的方法的缺点为：在车内、室内 或城市中高楼之间的环境里，由于卫星导航信号被车顶，墙壁或高楼遮挡，只有少数直线看 得见的卫星发出的直射信号直接被卫星接收器接收，大多数卫星发出的信号住住会被建筑 中的玻璃幕墙、金属材料反射/绕射多次后被卫星接收机接收到。卫星接收机接收到的这 些非直射（反射/绕射）信号的测量功率中包含上述直射信号对非直射（反射/绕射）信 号的相关噪声的功率，这些相关噪声的功率将导致出现多个伪峰值的情况，这些都会对卫 星接收机对卫星信号的计算造成干扰和误导，使得卫星导航接收机最终的定位出现比较大 的误差，该误差可以达到几十米到一百多米，严重降低了卫星导航接收机的定位精度。
【发明内容】
[0006] 本发明的实施例提供了一种消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法和装置，以 有效地计算出不同卫星CA码信号之间的相关噪声。
[0007] 本发明提供了如下方案：
[0008] -种消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法，预先建立不同卫星CA码信号之间 的相关噪声的相关值查找表，包括：
[0009] 根据卫星导航接收机接收到的多个CA码信号的强度信息，计算出两个不同卫星 发出的CA码信号之间的码片偏移值K ;
[0010] 根据所述两个不同卫星的CA码和所述码片偏移值Κ查询所述相关值查找表，获取 所述两个不同卫星CA码信号之间的相关噪声。
[0011] 所述的预先建立不同卫星CA码信号之间的相关噪声的相关值查找表包括：
[0012] 通过理论仿真和实际测试建立不同卫星CA码信号之间的相关噪声的相关值查找 表，该表中存储了相关噪声R[CA码 m] [CA码η][整数码片偏移值k]与CA码m，CA码η，整数 码片偏移值k之间的三维对应关系；
[0013] 所述CA码m表示m号卫星的CA码，所述CA码n表示η号卫星的CA码，所述整数 码片偏移值k表示卫星导航接收机收到的m号卫星发出的CA码信号的CA码相位值与η号 卫星发出的CA码信号的CA码相位值之间的差值，该差值为整数，所述相关噪声R[CA码J [CA码n][整数码片偏移值k]表示整数码片偏移值k对应的m号卫星和η号卫星CA码信 号之间的相关噪声。
[0014] 所述的根据卫星导航接收机接收到的多个CA码信号的强度信息，计算出两个不 同卫星发出的CA码信号之间的码片偏移值Κ包括：
[0015] 将卫星导航接收机接收到的实际信号功率大于设定的功率阈值的直射卫星导航 信号称为强信号，将卫星导航接收机接收到的实际信号功率不大于设定的功率阈值的非直 射卫星导航信号称为弱信号；
[0016] 对所述强信号进行跟踪和解析处理，得到发射所述强信号的卫星m的CA码：CAm， 强信号的CA码相位值：Θ Μ，强信号的测量功率Wm，对所述弱信号进行跟踪和解析处理，得到 发射所述弱信号的卫星η的CA码：CA n，弱信号的CA码相位值θ N，弱信号的测量功率WN ;
[0017] 计算 T = θ Μ- θ N
[0018] 所述T为所述强信号的CA码相位值和所述弱信号的CA码相位值之间的相位差， 该相位差T以码片为单位，该相位差T也是所述强信号和所述弱信号之间的码片偏移值K。
[0019] 所述的根据所述两个不同卫星的CA码和所述码片偏移值K查询所述相关值查找 表，获取所述两个不同卫星的CA码信号之间的相关噪声，包括 ：
[0020] 当所述码片偏移值κ为整数时，则根据所述强信号和所述弱信号之间的码片偏移 值K、CA m和CAn查询所述相关值查找表，得到对应的相关噪声的相关值R[CA码m] [CA码n] [整数码片偏移值k]，该相关值R为所述卫星m和所述卫星nCA码信号之间的相关噪声；
[0021] 根据所述相关值R对所述弱信号的功率WN进行校正，得到弱信号的实际功率X N = WN-ffmXR〇
[0022] 所述的方法还包括：
[0023] 当所述码片偏移值K不为整数时，计算int (K)和int (K)+l，根据int (K)、CAm和 CAn查询所述相关值查找表，得到对应的相关噪声的相关值R1，根据int (Κ) +1、CAm和CAn查 询所述相关值查找表，得到对应的相关噪声的相关值R2 ;
[0024] 当R2 > R1时，则码片偏移值K对应的卫星m和卫星nCA码信号之间的相关噪声 的相关值R的计算公式为：
【权利要求】
1. 一种消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法，其特征在于，预先建立不同卫星CA码 信号之间的相关噪声的相关值查找表，包括： 根据卫星导航接收机接收到的多个CA码信号的强度信息，计算出两个不同卫星发出 的CA码信号之间的码片偏移值K ; 根据所述两个不同卫星的CA码和所述码片偏移值K查询所述相关值查找表，获取所述 两个不同卫星CA码信号之间的相关噪声。
2. 根据权利要求1所述的消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法，其特征在于，所述 的预先建立不同卫星CA码信号之间的相关噪声的相关值查找表包括： 通过理论仿真和实际测试建立不同卫星CA码信号之间的相关噪声的相关值查找表， 该表中存储了相关噪声R[CA码m] [CA码n][整数码片偏移值k]与CA码m，CA码n，整数码 片偏移值k之间的三维对应关系； 所述CA码m表示m号卫星的CA码，所述CA码n表示η号卫星的CA码，所述整数码片 偏移值k表示卫星导航接收机收到的m号卫星发出的CA码信号的CA码相位值与η号卫星 发出的CA码信号的CA码相位值之间的差值，该差值为整数，所述相关噪声R[CA码J [CA码 η][整数码片偏移值k]表示整数码片偏移值k对应的m号卫星和η号卫星CA码信号之间 的相关噪声。
3. 根据权利要求2所述的消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法，其特征在于，所述 的根据卫星导航接收机接收到的多个CA码信号的强度信息，计算出两个不同卫星发出的 CA码信号之间的码片偏移值Κ包括： 将卫星导航接收机接收到的实际信号功率大于设定的功率阈值的直射卫星导航信号 称为强信号，将卫星导航接收机接收到的实际信号功率不大于设定的功率阈值的非直射卫 星导航信号称为弱信号； 对所述强信号进行跟踪和解析处理，得到发射所述强信号的卫星m的CA码：CAm，强信 号的CA码相位值：ΘΜ，强信号的测量功率Wm，对所述弱信号进行跟踪和解析处理，得到发射 所述弱信号的卫星η的CA码：CA n，弱信号的CA码相位值θ N，弱信号的测量功率WN ; 计算 T = θ Μ- Θ N 所述T为所述强信号的CA码相位值和所述弱信号的CA码相位值之间的相位差，该相 位差T以码片为单位，该相位差T也是所述强信号和所述弱信号之间的码片偏移值K。
4. 根据权利要求3所述的消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法，其特征在于，所述 的根据所述两个不同卫星的CA码和所述码片偏移值K查询所述相关值查找表，获取所述两 个不同卫星的CA码信号之间的相关噪声，包括 ： 当所述码片偏移值K为整数时，则根据所述强信号和所述弱信号之间的码片偏移值K、 CAm和CAn查询所述相关值查找表，得到对应的相关噪声的相关值R[CA码m] [CA码n][整数 码片偏移值k]，该相关值R为所述卫星m和所述卫星nCA码信号之间的相关噪声； 根据所述相关值R对所述弱信号的功率1进行校正，得到弱信号的实际功率XN = WN-ffmXR〇
5. 根据权利要求4所述的消除卫星的CA码信号的相关噪声的方法，其特征在于，所述 的方法还包括： 当所述码片偏移值K不为整数时，计算int (K)和int (K) +1，根据int (K)、CAm和CAn查 询所述相关值查找表，得到对应的相关噪声的相关值R1，根据int (K) +1、CAm和CAn查询所 述相关值查找表，得到对应的相关噪声的相关值R2 ; 当R2 > R1时，则码片偏移值K对应的卫星m和卫星nCA码信号之间的相关噪声的相 关值R的计算公式为：R = Rl+(K-int(K) X (R2-R1) 当R2 < R1时，则码片偏移值K对应的卫星m和卫星nCA码信号之间的相关噪声的相 关值 R 的计算公式为：R = Rl-(K-int (K) X (R1-R2); 根据所述相关值R对所述弱信号的功率^进行校正，得到弱信号的实际功率XN = WN-ffmXR〇
6. -种消除卫星的CA码信号的相关噪声的装置，其特征在于，包括： 相关值查找表建立模块，用于预先建立不同卫星CA码信号之间的相关噪声的相关值 查找表； 码片偏移值计算模块，用于根据卫星导航接收机接收到的多个CA码信号的强度信息， 计算出两个不同卫星发出的CA码信号之间的码片偏移值K ; 相关噪声计算模块，用于根据所述两个不同卫星的CA码和所述码片偏移值K查询所述 相关值查找表，获取所述两个不同卫星的CA码信号之间的相关噪声。
7. 根据权利要求6所述的消除卫星的CA码信号的相关噪声的装置，其特征在于： 所述的相关值查找表建立模块，具体用于通过理论仿真和实际测试建立不同卫星CA 码信号之间的相关噪声的相关值查找表，该表中存储了相关噪声R[CA码m] [CA码n][整数 码片偏移值k]与CA码m，CA码n，整数码片偏移值k之间的三维对应关系； 所述CA码m表示m号卫星的CA码，所述CA码n表示η号卫星的CA码，所述整数码片 偏移值k表示卫星导航接收机收到的m号卫星发出的CA码信号的CA码相位值与η号卫星 发出的CA码信号的CA码相位值之间的差值，该差值为整数，所述相关噪声R[CA码J [CA码 η][整数码片偏移值k]表示整数码片偏移值k对应的m号卫星和η号卫星CA码信号之间 的相关噪声。
8. 根据权利要求7所述的消除卫星的CA码信号的相关噪声的装置，其特征在于： 所述的码片偏移值计算模块，具体用于将卫星导航接收机收到的实际信号功率大于设 定的功率阈值的直射卫星导航信号称为强信号，将卫星导航接收机收到的实际信号功率不 大于设定的功率阈值的非直射卫星导航信号称为弱信号； 对所述强信号进行跟踪和解析处理，得到发射所述强信号的卫星m的CA码：CAm，强信 号的CA码相位值：ΘΜ，强信号的测量功率Wm，对所述弱信号进行跟踪和解析处理，得到发射 所述弱信号的卫星η的CA码：CA n，弱信号的CA码相位值θ N，弱信号的测量功率WN ; 计算 T = θ Μ- Θ N 所述T为所述强信号的CA码相位值和所述弱信号的CA码相位值之间的相位差，该相 位差T以码片为单位，该相位差T也是所述强信号和所述弱信号之间的码片偏移值K。
9. 根据权利要求8所述的消除卫星的CA码信号的相关噪声的装置，其特征在于： 所述的相关噪声计算模块，具体用于当所述码片偏移值K为整数时，则根据所述强信 号和所述弱信号之间的码片偏移值1(、04"1和0411查询所述相关值查找表，得到对应的相关噪 声的相关值R[CA码m] [CA码n][整数码片偏移值k]，该相关值R为所述卫星m和所述卫星 nCA码信号之间的相关噪声； 根据所述相关值R对所述弱信号的功率1进行校正，得到弱信号的实际功率XN = WN-ffmXR〇
10.根据权利要求9所述的消除卫星的CA码信号的相关噪声的装置，其特征在于： 所述的相关噪声计算模块，还用于当所述码片偏移值K不为整数时，计算int (K)和 int (K) +1，根据int (K)、CAm和CAn查询所述相关值查找表，得到对应的相关噪声的相关值 R1，根据int (K) +1、CAm和CAn查询所述相关值查找表，得到对应的相关噪声的相关值R2 ; 当R2 > R1时，则码片偏移值K对应的卫星m和卫星nCA码信号之间的相关噪声的相 关值R的计算公式为：R = Rl+(K-int(K) X (R2-R1) 当R2 < R1时，则码片偏移值K对应的卫星m和卫星nCA码信号之间的相关噪声的相 关值 R 的计算公式为：R = Rl-(K-int (K) X (R1-R2); 根据所述相关值R对所述弱信号的功率^进行校正，得到弱信号的实际功率XN = WN-ffmXR〇
【文档编号】G01S19/21GK104251998SQ201410449989
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】张军, 刘勇, 蔺玉亭, 郑兴平, 谢维华, 王前, 樊佩荣, 徐勇, 陈丽, 陈明 申请人:北京一朴科技有限公司