一种GNSS维特比译码监督信息的提取方法与流程

一种gnss维特比译码监督信息的提取方法
技术领域
1.本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种gnss维特比译码监督信息的提取方法。


背景技术：

2.在gnss系统中，部分卫星信号使用卷积码编码来提高导航电文传输的信噪比，接收机中通常使用维特比译码来解码导航电文。如galileo系统卫星信号以及gps l5卫星信号等。
3.在接收机中，需要获取正确的监督比特(信号)进行维特比译码。当跟踪环路使用锁相环(pll)，信号输出能量集中在同相支路，此时正交支路由于有效信号能量较弱但噪声较强，此时同相支路的符号和幅度能较好地反映监督信号情况。但当卫星信号较弱或者接收机动态较大时，跟踪环路只能使用锁频环(fll)，其输出能量在同相支路和正交支路交替，无法使用一路输出来正确作为编码输出监督信号。
4.如何在接收机跟踪环路工作于锁频环时有效提取反映编码情况的监督信号，解决接收机通过译码来获取导航电文，是当前亟待解决的一个问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种gnss维特比译码监督信息的提取方法，旨在解决现有技术的不足。
6.本技术实施例提供了一种gnss维特比译码监督信息的提取方法，应用于跟踪环路处于锁频环状态，该方法包括：
7.获取gnss接收机跟踪环路积分输出结果；所述跟踪环路积分输出结果包含同相支路输出ii和正交支路输出qi；其中i＝1,
…
,n。
8.将同相支路输出ii选定为序列di的实部，将正交支路输出qi选定为序列di的虚部；设di＝ii+jqi；
9.将本次序列di与取共轭的上次序列d
i-1
相乘作为新的序列si；即计算(其中表示对d
i-1
取共轭)；si还可以表示为：其中ai表示di的幅度，θi表示di的辐角，而δθi＝θ
i-θ
i+1
则表示di与d
i+1
的辐角之差。
10.根据si序列的值来确定监督比特信息。
11.进一步地，所述gnss接收机跟踪环路积分输出是指一个导航比特时长的积分。
12.更进一步地，当卫星信号为gps l5时，跟踪环路积分输出是跟踪环路数据通道剥离nh码后的10毫秒积分结果；当信号为galileo e1信号时，跟踪环路积分输出为数据通道4毫秒积分结果。
13.进一步地，所述根据si序列的值来确定监督比特信息是根据前一个确定的监督比特和当前si的值来确定本次监督比特信息。
14.进一步地，第一个确定的监督比特为1。
15.更进一步地，所述确定本次监督比特信息包含硬译码和软译码两种方式：
16.当采用硬译码时，所述监督比特信息为0或者1；当si的实部大于等于0时，本次监督比特信息与上一次监督比特信息相同；否则本次监督比特信息由上一次监督比特信息翻转变化得到；
17.当采用硬译码时，不妨设已获取的监督比特为11,w2,
…
,w
i-1
，当rei＝real(si)≥0(其中real( )表示取复数si的实部)时，wi＝w
i-1
，否则根据下式计算wi[0018][0019]
当采用软译码时，同样设已获取的监督信息为11,w2,
…
,w
i-1
，则根据下式计算本次监督比特信息wi[0020]
wi＝sign(w
i-1
)
·n·
real(si)/|si|
[0021]
其中，w
i-1
为上一次监督比特信息；sign()为取符号操作，表示当w
i-1
≥0时结果为1，否则为-1；||表示对复数取模操作；n＝2n(n＞1)，表示对监督比特的量化位数。上式还可以表示为：
[0022]
wi＝sign(w
i-1
)
·n·
real(si)/|si|＝sign(w
i-1
)
·
cos(δθi)
·
n。
[0023]
进一步地，当gnss接收机接收到的信号强度大于预设值时，确定本次监督比特信息采用硬译码方式，否则采用软译码方式。
[0024]
进一步地，所述方法同时适用于跟踪环路处于锁相环的情形。
[0025]
根据导航信号编码和调制原理，监督比特信息实质是一个二相编码信号。cos(δθii)反映了复数di和d
i+1
的相位变化情况，因此可以使用sign(w
i-1
)cos(δθi)
·
n来作为对监督比特的量化。当仅仅使用sign(w
i-1
)cos(δθi)的符号进行译码时，则退化为硬译码。由维特比译码理论可知，软译码情况可以提高3db信噪比。
[0026]
本发明提供了gnss卫星信号在使用fll跟踪环路，需要使用维特比译码方式获取导航电文信息时提取译码监督比特信息，可以实现硬译码和软译码，解决了接收机跟踪环路工作中fll时的导航电文收集问题。
附图说明
[0027]
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]
图1为本发明实施例提供的一种gnss维特比译码监督信息的提取方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029]
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。
[0030]
如图1所示，本发明实施例提供的一种gnss维特比译码监督信息的提取方法，应用于跟踪环路处于锁频环状态，包括以下过程和步骤：
[0031]
s1、接收接收机跟踪环路输出积分值ii和qi。
[0032]
跟踪环路积分输出结果包含同相支路输出ii和正交支路输出qi；其中i＝1,
…
,n。
[0033]
gnss接收机跟踪环路积分输出是指一个导航比特时长的积分。
[0034]
例如：当卫星信号为gps l5时，跟踪环路积分输出是跟踪环路数据通道剥离nh码后的10毫秒积分结果；当信号为galileo e1信号时，跟踪环路积分输出为数据通道4毫秒积分结果。
[0035]
s2、将同相支路输出ii选定为序列di的实部，将正交支路输出qi选定为序列di的虚部；将本次序列di与取共轭的上次序列d
i-1
相乘作为新的序列si；
[0036]
按下列公式计算si；
[0037]di
＝ii+jqi[0038][0039]
s3、根据si序列的值来确定监督比特信息。
[0040]
所述确定本次监督比特信息包含硬译码和软译码两种方式：
[0041]
当采用硬译码时，所述监督比特信息为0或者1；当si的实部大于等于0时，本次监督比特信息与上一次监督比特信息相同；否则本次监督比特信息由上一次监督比特信息翻转变化得到；
[0042]
当采用硬译码时，不妨设已获取的监督比特为11,w2,
…
,w
i-1
，当rei＝real(si)≥0(其中real( )表示取复数si的实部)时，wi＝w
i-1
，否则根据下式计算wi[0043][0044]
当采用软译码时，同样设已获取的监督信息为11,w2,
…
,w
i-1
，则根据下式计算本次监督比特信息wi[0045]
wi＝sign(w
i-1
)
·n·
real(si)/|si|
[0046]
其中，w
i-1
为上一次监督比特信息；sign()为取符号操作，表示当w
i-1
≥0时结果为1，否则为-1；||表示对复数取模操作；n＝2n(n＞1)，表示对监督比特的量化位数。
[0047]
当gnss接收机接收到的信号强度大于预设值时，确定本次监督比特信息采用硬译码方式，否则采用软译码方式。
[0048]
假设环路跟踪输出为：
[0049]
锁相环(pll)工作时，环路能使本地载波与卫星信号相位一致，即θi≈0,π，此时，信号能量分布在ii，其符号能较准确反映监督比特情况，若采用软比特译码可以直接对ii进行量化。
[0050]
对于锁频环(fll)而言，环路跟踪信号的频率，输出结果为
[0051][0052]
其中，δfi为跟踪频率误差，通常较小，t为积分时长。可见随着时间变化，输出信号的能量会交替分布在ii和qi，此时任何一个支路信号都无法反映监督比特的符号变化情况，取任何一个支路信号作为监督比特都是不合适的。现在看以下计算：
[0053][0054]
锁频环正常跟踪的结果使得δfi具有较小的值，通常δθi＝δf
i-δf
i-1
接近于0，但当2个比特之间存在符号跳变时，则会变为δθi＝δf
i-δf
i-1
+π，其值在π附近，因此可以使用cosδθi来作为比特跳变的度量，对其量化后，可以作为监督比特输入到译码过程。
[0055]
本技术提供的gnss维特比译码监督信息的提取方法可以有效解决接收机跟踪环路工作中fll时的导航电文收集问题。
[0056]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。