北斗B1I、B1C双频信号并行捕获方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及卫星信号捕获，特别涉及北斗b1i、b1c双频信号并行捕获方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、卫星导航接收机通过捕获卫星信号获取初始码相位和多普勒频率参数，为后续跟踪环路提供初始值。传统单频捕获方法面临弱信号环境下捕获灵敏度不足的问题。北斗卫星导航系统在b1频段同时播发b1i和b1c双频信号，两者具有相同的载波频率来源和卫星运动状态，理论上存在固定的码相位关系和多普勒频移比例关系。现有技术主要采用独立捕获策略，分别对b1i和b1c信号进行捕获，未充分利用双频信号之间的内在关联。独立捕获需要为每个信号分配完整的搜索空间和硬件资源，导致捕获时间长、资源消耗大，且无法通过双频一致性验证提高捕获可靠性。

2、鉴于此，需要一种能够利用双频信号内在关联、实现并行捕获并提高捕获可靠性的技术方案。

技术实现思路

1、针对现有技术中无法同时利用双频一致性判别提高捕获可靠性的问题，本发明提供了北斗b1i、b1c双频信号并行捕获方法、系统、设备及介质，能够降低硬件资源占用，提高抗干扰能力。具体技术方案如下：

2、一种北斗b1i、b1c双频信号并行捕获方法，包括以下步骤：

3、生成主时钟信号并分频得到分别驱动b1i码发生器和b1c码发生器的两个工作时钟；

4、在b1i码发生器中设置b1i码相位计数器，在b1c码发生器中设置b1c码相位计数器，响应于b1i码相位计数器达到码周期结束，对b1c码相位计数器进行对齐调整，然后建立b1i码相位与b1c码相位之间的映射关系；

5、根据映射关系配置第一相关器组和第二相关器组；

6、b1i码发生器生成b1i本地码，第一相关器组使用b1i本地码对b1i信号进行相关运算，获得第一相关运算结果；

7、b1c码发生器生成b1c本地码，第二相关器组使用b1c本地码对b1c信号进行相关运算，获得第二相关运算结果；

8、根据映射关系和第一相关运算结果计算b1c理论码相位，根据b1c理论码相位和第二相关运算结果进行一致性判别；

9、至少响应于一致性判别通过，输出捕获成功。

10、优选的，所述建立b1i码相位与b1c码相位之间的映射关系包括：

11、b1i码相位计数器在b1i码长范围内递增计数，b1c码相位计数器在b1c码长范围内递增计数；

12、设置第一码相位锁存器和第二码相位锁存器；

13、检测b1i码相位计数器达到码周期结束，生成对齐触发信号；

14、响应于对齐触发信号，第一码相位锁存器锁存b1i码相位计数器的计数值作为第一锁存码相位值，响应于再次出现的对齐触发信号，第二码相位锁存器锁存b1c码相位计数器的计数值作为第二锁存码相位值；

15、计算第二锁存码相位值与第一锁存码相位值之间的码相位增量，将码相位增量与理论码相位增量比较，根据比较结果判断是否需要对b1c码相位计数器进行对齐调整；

16、当码相位增量与理论码相位增量的偏差小于预设阈值时，根据第一锁存码相位值和第二锁存码相位值建立b1i码相位与b1c码相位之间的映射关系，映射关系包括比例系数和相位基准值。

17、优选的，所述根据映射关系配置第一相关器组和第二相关器组包括：

18、读取比例系数和相位基准值；

19、确定b1i信号的码相位搜索空间和多普勒频率搜索空间，在码相位搜索空间内设置第一码相位采样点数，进而确定码相位采样间隔，在多普勒频率搜索空间内设置多普勒频率采样点数，进而确定多普勒频率采样间隔；

20、根据码相位采样间隔生成第一码相位序列，根据多普勒频率采样间隔生成多普勒频率序列；

21、对于第一码相位序列中的每个元素，根据映射关系计算该元素对应的约束码相位，所有约束码相位组成约束码相位序列；

22、对于约束码相位序列中的每个约束码相位，生成该约束码相位的邻域码相位，各约束码相位对应的邻域码相位组成第二码相位序列；

23、根据第一码相位序列和多普勒频率序列配置第一相关器组，第一相关器组的各相关器的码相位控制寄存器和多普勒频率控制寄存器分别设置为第一码相位序列和多普勒频率序列中的对应元素；

24、根据第二码相位序列和多普勒频率序列配置第二相关器组，第二相关器组的各相关器的码相位控制寄存器设置为第二码相位序列中的对应元素，多普勒频率控制寄存器设置为多普勒频率序列中的对应元素；

25、将b1i码发生器的本地码输出端连接至第一相关器组，将b1c码发生器的本地码输出端连接至第二相关器组。

26、优选的，所述获得第一相关运算结果包括：

27、b1i码发生器根据b1i码相位计数器的计数值生成b1i本地码，然后将b1i本地码分配至第一相关器组的各相关器；

28、第一相关器组的各相关器根据码相位控制寄存器和接收的b1i本地码生成本地码副本，根据多普勒频率控制寄存器生成本地载波；

29、第一相关器组的各相关器接收b1i信号，使用本地码副本和本地载波对b1i信号进行相关运算，得到相关运算结果；

30、从各相关器的相关运算结果中计算相关幅度值；

31、在第一相关器组的所有相关幅度值中搜索最大值，确定最大相关幅度值及其对应的相关器索引；

32、将最大相关幅度值记录为b1i峰值幅度，根据相关器索引读取对应相关器的码相位控制寄存器和多普勒频率控制寄存器，将读取值分别记录为b1i峰值码相位和b1i峰值多普勒频率。

33、优选的，所述获得第二相关运算结果包括：

34、获取双频载波频率差，双频载波频率差等于b1c信号载波频率与b1i信号载波频率的差值，根据b1i峰值多普勒频率和载波频率比值计算b1c信号的多普勒中心频率；

35、根据多普勒中心频率和多普勒频率不确定性范围确定多普勒频率搜索范围，根据多普勒频率搜索范围重新计算多普勒频率采样间隔，生成新的多普勒频率序列，将新的多普勒频率序列加载至第二相关器组的各相关器的多普勒频率控制寄存器；

36、b1c码发生器根据b1c码相位计数器的计数值生成b1c本地码，将b1c本地码分配至第二相关器组的各相关器；

37、第二相关器组的各相关器根据码相位控制寄存器和接收的b1c本地码生成本地码副本，根据多普勒频率控制寄存器生成本地载波；

38、第二相关器组的各相关器接收b1c信号，使用本地码副本和本地载波对b1c信号进行相关运算，得到相关运算结果；

39、从各相关器的相关运算结果中计算相关幅度值；

40、在第二相关器组的所有相关幅度值中搜索最大值，确定最大相关幅度值及其对应的相关器索引；

41、将最大相关幅度值记录为b1c峰值幅度，根据相关器索引读取对应相关器的码相位控制寄存器，将读取值记录为b1c峰值码相位。

42、优选的，所述进行一致性判别包括：

43、根据映射关系和b1i峰值码相位计算b1c理论码相位；

44、根据b1c理论码相位确定码相位邻域范围，在第二相关器组的相关幅度存储器中搜索码相位邻域范围内的局部峰值，对局部峰值按相关幅度值排序，选取幅度最大的预设数量个局部峰值组成多个峰值；

45、计算b1c峰值码相位与b1c理论码相位之间的码相位偏差，判断码相位偏差是否小于码相位偏差阈值；

46、当码相位偏差小于码相位偏差阈值时，从多个峰值中提取主峰的相关幅度值和次峰的相关幅度值，计算主峰的相关幅度值与次峰的相关幅度值的比值作为峰值幅度比，判断峰值幅度比是否大于峰值幅度比阈值；

47、当码相位偏差小于码相位偏差阈值且峰值幅度比大于峰值幅度比阈值时，输出一致性判别成功信号，否则输出一致性判别失败信号。

48、优选的，输出捕获成功的条件包括：b1i峰值幅度超过第一门限且b1c峰值幅度超过第二门限且一致性判别通过。

49、一种北斗b1i、b1c双频信号并行捕获系统，应用于如上所述的方法，包括：

50、时钟生成模块，用于生成主时钟信号并分频得到第一工作时钟和第二工作时钟；

51、b1i码发生器和b1c码发生器，b1i码发生器由第一工作时钟驱动并包括b1i码相位计数器，b1c码发生器由第二工作时钟驱动并包括b1c码相位计数器；

52、映射关系建立模块，用于响应于b1i码相位计数器达到码周期结束对b1c码相位计数器进行对齐调整，建立b1i码相位与b1c码相位之间的映射关系；

53、相关器配置模块，用于根据映射关系配置第一相关器组和第二相关器组，第一相关器组在b1i信号的码相位搜索空间内分布，第二相关器组的分布位置由第一相关器组的分布位置和映射关系约束；

54、b1i捕获模块，包括第一相关器组，用于使用b1i本地码对b1i信号进行相关运算，提取b1i峰值幅度、b1i峰值码相位和b1i峰值多普勒频率；

55、b1c捕获模块，包括第二相关器组，用于根据b1i峰值多普勒频率和双频载波频率差计算多普勒搜索范围，使用b1c本地码对b1c信号在多普勒搜索范围内进行相关运算，提取b1c峰值幅度和b1c峰值码相位；

56、一致性判别模块，用于根据映射关系和b1i峰值码相位计算b1c理论码相位，提取b1c理论码相位邻域内的多个峰值，根据b1c峰值码相位、b1c理论码相位以及多个峰值的位置和幅度进行一致性判别；

57、捕获判决模块，用于响应于b1i峰值幅度超过第一门限且b1c峰值幅度超过第二门限且一致性判别通过时输出捕获成功。

58、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的一种北斗b1i、b1c双频信号并行捕获方法的步骤。

59、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种北斗b1i、b1c双频信号并行捕获方法的步骤。

60、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

61、本发明通过跨时钟域同步和自适应对齐机制建立b1i码相位与b1c码相位之间的映射关系，实现双频码相位的精确关联。利用映射关系约束第二相关器组分布在b1i捕获结果对应的码相位邻域内，将b1c信号的码相位搜索空间从全码长范围缩减至邻域范围，减少所需相关器数量。根据b1i峰值多普勒频率和载波频率比值计算b1c信号的多普勒中心频率，将多普勒搜索范围从初始全带宽缩小至中心频率附近的不确定性范围。采用码相位偏差和峰值幅度比双重判据进行一致性判别，当b1c峰值码相位偏离理论码相位超过阈值或主次峰幅度比过低时判定捕获失败，有效识别虚假峰值和多径干扰。双频信号分别在两组独立相关器中处理，b1c信号搜索空间缩小降低计算复杂度。该方法降低硬件资源占用，提高抗干扰能力。