一種定位信號生成方法及裝置與流程

2023-09-12 05:58:10 2

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種定位信號生成方法及裝置。

背景技術：

近年來，LBS(Location Based Service，位置服務)已融入我們的日常生活中，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球衛星導航系統)是指利用導航衛星，對海洋、地面、空間用戶進行定位的一種導航定位技術。全球衛星導航系統發送的定位信號是一種擴頻調製信號。擴頻調製信號是在發送端用PN(Pseudo-Noise，偽隨機)碼作為擴頻碼調製信息碼產生的。

在全球衛星導航系統GNSS中，一般採用直接序列擴頻技術，在發送端用高速率的擴頻碼去擴展原始的導航電文信號的頻譜，在接收端用相同的擴頻碼進行解擴，從而，把展寬的擴頻信號還原成原始導航電文信號。在工程應用中，當擴頻碼速率與信息速率之比不是偽隨機碼碼長的整數倍時，常採用截短偽隨機碼的方法來獲得新的偽隨機碼，而被截短的偽隨機碼破壞了原有偽隨機碼的平衡性，一旦偽隨機碼不平衡，其頻譜特性將變差，用被截短的偽隨機碼擴頻調製導航電文生成的定位信號不易被捕獲，並且，在接收端用相同的被截短的偽隨機碼進行解擴，由於被截短的偽隨機碼的自相關性和互相關性降低，進一步使得定位信號不易被捕獲，因而導致GNSS定位信號的捕獲靈敏度降低。

技術實現要素：

本發明實施例的目的在於提供一種定位信號生成方法及裝置，以提高對GNSS定位信號的捕獲靈敏度。

為達到上述目的，本發明實施例提供了一種定位信號生成方法，應用於全球衛星導航系統GNSS，所述GNSS包括發送端和接收端，所述方法包括：

所述發送端根據獲得的擴頻碼速率以及信息速率，獲得所述擴頻碼速率與所述信息速率的比值；

所述發送端根據獲得的第一擴頻碼，獲得所述第一擴頻碼碼長；

所述發送端根據所述比值以及所述第一擴頻碼碼長，獲得所述第一擴頻碼個數以及第二擴頻碼碼長，其中，所述第一擴頻碼個數為所述比值除以所述第一擴頻碼碼長所得到的商，所述第二擴頻碼碼長為所述比值除以所述第一擴頻碼碼長所得到的餘數；

所述發送端根據所述第二擴頻碼碼長以及所述第一擴頻碼，生成第二擴頻碼；

所述發送端根據第一擴頻碼個數、所述第一擴頻碼以及所述第二擴頻碼，生成目標擴頻碼，其中，所述目標擴頻碼碼長等於所述比值；

所述發送端利用所述目標擴頻碼對預設數量比特導航電文進行擴頻調製，生成定位信號。

可選的，所述方法還包括：

所述發送端將所述定位信號與獲得的數據推送信號同頻復用，獲得復用信號；

所述發送端將所述復用信號封裝成信號幀發送給接收端，其中，每個信號幀包含至少一個時隙。

可選的，其特徵在於，所述方法還包括：

所述接收端將獲得的所述定位信號的中頻信號轉換成數位訊號；

所述接收端將所述數位訊號與第一擴頻碼進行相關運算，獲得第一相關值，其中，所述第一相關值為大於預設閾值的相關值；

所述接收端確定每個第一相關值對應的第一採樣時刻，根據所述第一採樣時刻，獲得兩個相鄰第一相關值對應的兩個相鄰採樣時刻之間的差值；

針對所述差值等於目標差值的情況，所述接收端根據第一預設計算公式獲得噪聲門限值，其中，所述目標差值為：所述第二擴頻碼碼長的第一預設值倍，或者，所述第一擴頻碼碼長與所述第二擴頻碼碼長之差的第一預設值倍；

所述接收端根據所述第一相關值、所述第一採樣時刻以及所述噪聲門限值，確定所述數位訊號是否滿足被成功捕獲條件；

如果是，則所述接收端確定捕獲到導航電文。

可選的，所述根據所述第一相關值、所述第一採樣時刻以及所述噪聲門限值，確定所述數位訊號是否滿足被成功捕獲條件，包括；

根據所述第一採樣時刻，確定初始採樣時刻；

獲得所述初始採樣時刻與預設採樣時刻的和值；

將所述和值確定為目標採樣時刻；

判斷所述目標採樣時刻對應的目標相關值是否大於所述噪聲門限值；

如果所述目標相關值大於所述噪聲門限值，則更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：當前計數值與第二預設值之和；

判斷所述計數值是否達到預設計數值；

如果判斷所述計數值小於預設計數值，則更新所述目標採樣時刻為：當前目標採樣時刻與預設採樣時刻之和；返回執行所述判斷所述目標相關值是否大於所述噪聲門限值的步驟，直至判斷所述計數值達到預設計數值，確定所述數位訊號滿足被成功捕獲條件。

可選的，在如果所述目標相關值大於所述噪聲門限值，則更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：當前計數值與第二預設值之和之前，所述方法還包括：

如果所述目標相關值小於或等於所述噪聲門限值，則將初始採樣時刻對應的計數器的計數值重置為預設初始值。

可選的，每個所述初始採樣時刻的數量至少為兩個，每個初始採樣時刻對應一個計數器，

所述判斷所述計數值是否達到預設計數值，包括：

當至少一個所述初始採樣時刻對應的計數器的計數值達到預設計數值時，判定所述計數值達到預設計數值；

當每個所述初始採樣時刻對應的計數器的計數值都未達到預設計數值時，判定所述計數值未達到預設計數值。

為達到上述目的，本發明實施例還提供了一種定位信號生成裝置，其特徵在於，應用於全球衛星導航系統GNSS，所述GNSS包括發送端和接收端，所述裝置包括：

第一獲得模塊，用於所述發送端根據獲得的擴頻碼速率以及信息速率，獲得所述擴頻碼速率與所述信息速率的比值；

第二獲得模塊，用於所述發送端根據獲得的第一擴頻碼，獲得所述第一擴頻碼碼長；

第三獲得模塊，用於所述發送端根據所述比值以及所述第一擴頻碼碼長，獲得所述第一擴頻碼個數以及第二擴頻碼碼長，其中，所述第一擴頻碼個數為所述比值除以所述第一擴頻碼碼長所得到的商，所述第二擴頻碼碼長為所述比值除以所述第一擴頻碼碼長所得到的餘數；

第一生成模塊，用於所述發送端根據所述第二擴頻碼碼長以及所述第一擴頻碼，生成第二擴頻碼；

第二生成模塊，用於所述發送端根據第一擴頻碼個數、所述第一擴頻碼以及所述第二擴頻碼，生成目標擴頻碼，其中，所述目標擴頻碼碼長等於所述比值；

第三生成模塊，用於所述發送端利用所述目標擴頻碼對預設數量比特導航電文進行擴頻調製，生成定位信號。

可選的，所述裝置還包括：

第四獲得模塊，用於所述發送端將所述定位信號與獲得的數據推送信號同頻復用，獲得復用信號；

發送模塊，用於所述發送端將所述復用信號封裝成信號幀發送給接收端，其中，每個信號幀包含至少一個時隙。

可選的，所述裝置還包括：

轉換模塊，用於所述接收端將獲得的所述定位信號的中頻信號轉換成數位訊號；

第五獲得模塊，用於所述接收端將所述數位訊號與第一擴頻碼進行相關運算，獲得第一相關值，其中，所述第一相關值為大於預設閾值的相關值；

第六獲得模塊，用於所述接收端確定每個第一相關值對應的第一採樣時刻，根據所述第一採樣時刻，獲得兩個相鄰第一相關值對應的兩個相鄰採樣時刻之間的差值；

第七獲得模塊，用於針對所述差值等於目標差值的情況，所述接收端根據第一預設計算公式獲得噪聲門限值，其中，所述目標差值為：所述第二擴頻碼碼長的第一預設值倍，或者，所述第一擴頻碼碼長與所述第二擴頻碼碼長之差的第一預設值倍；

第一確定模塊，用於所述接收端根據所述第一相關值、所述第一採樣時刻以及所述噪聲門限值，確定所述數位訊號是否滿足被成功捕獲條件；

第二確定模塊，用於在所述第一確定模塊的結果為是時，所述接收端確定捕獲到導航電文。

可選的，所述第一確定模塊，包括；

第一確定子模塊，用於根據所述第一採樣時刻，確定初始採樣時刻；

獲得子模塊，用於獲得所述初始採樣時刻與預設採樣時刻的和值；

第二確定子模塊，用於將所述和值確定為目標採樣時刻；

第一判斷子模塊，用於判斷所述目標採樣時刻對應的目標相關值是否大於所述噪聲門限值；

第一更新子模塊，用於在所述第一判斷子模塊的結果為是時，更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：當前計數值與第二預設值之和；

第二判斷子模塊，用於判斷所述計數值是否達到預設計數值；

第二更新子模塊，用於在所述第二判斷子模塊的結果為否時，更新所述目標採樣時刻為：當前目標採樣時刻與預設採樣時刻之和；返回執行所述判斷所述目標相關值是否大於所述噪聲門限值的步驟；直至判斷所述計數值達到預設計數值，確定所述數位訊號滿足被成功捕獲條件。

可選的，所述第一確定模塊還包括：

重置子模塊，用於在所述第一判斷子模塊的結果為否時，將初始採樣時刻對應的計數器的計數值重置為預設初始值。

可選的，每個所述初始採樣時刻的數量至少為兩個，每個初始採樣時刻對應一個計數器，

所述第二判斷子模塊，包括：

第一判定單元，用於當至少一個所述初始採樣時刻對應的計數器的計數值達到預設計數值時，判定所述計數值達到預設計數值；

第二判定單元，用於當每個所述初始採樣時刻對應的計數器的計數值都未達到預設計數值時，判定所述計數值未達到預設計數值。

由上述的技術方案可見，本發明實施例提供的定位信號生成方法及裝置，發送端可以根據獲得的擴頻碼速率以及信息速率，獲得擴頻碼速率與信息速率的比值；並根據獲得的第一擴頻碼，獲得第一擴頻碼碼長；然後根據比值以及第一擴頻碼碼長，獲得第一擴頻碼個數以及第二擴頻碼碼長，其中，第一擴頻碼個數為比值除以第一擴頻碼碼長所得到的商，第二擴頻碼碼長為比值除以第一擴頻碼碼長所得到的餘數；進而根據第二擴頻碼碼長以及第一擴頻碼，生成第二擴頻碼；進一步的，根據第一擴頻碼個數、第一擴頻碼以及第二擴頻碼，生成目標擴頻碼，其中目標擴頻碼碼長等於比值；之後利用目標擴頻碼對預設數量比特導航電文進行擴頻調製，生成定位信號。可見，應用本發明實施例，使用的目標擴頻碼由多個第一擴頻碼和一個第二擴頻碼組成，並且目標擴頻碼碼長等於擴頻碼速率與信息速率的比值，使用該目標擴頻碼來擴頻調製導航電文時，由於目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的整數倍，不需要截短該目標擴頻碼，目標擴頻碼的頻譜特性未被破壞，因此，使用該目標擴頻碼擴頻調製導航電文生成的定位信號容易被捕獲，提高了對GNSS定位信號的捕獲靈敏度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種定位信號生成方法的流程示意圖；

圖2為本發明實施例提供的另一種定位信號生成方法的流程示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種信號幀的結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的再一種定位信號生成方法的流程示意圖；

圖5為現有技術中的一種並行匹配濾波器進行相關運算的示意圖；

圖6為本發明實施例提供的一種相關運算結果的仿真示意圖；

圖7為本發明實施例提供的另一種相關運算結果的仿真示意圖；

圖8為本發明實施例提供的一種定位信號生成裝置的結構示意圖；

圖9為本發明實施例提供的又一種定位信號生成裝置的結構示意圖；

圖10為本發明實施例提供的再一種定位信號生成裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例公開了一種定位信號生成方法及裝置，應用於全球衛星導航系統GNSS，所述GNSS包括發送端和接收端，以下分別進行詳細說明。

參見圖1，圖1為本發明實施例提供的一種定位信號生成方法的流程示意圖，包括如下步驟：

S101，發送端根據獲得的擴頻碼速率以及信息速率，獲得擴頻碼速率與信息速率的比值。

需要說明的是，擴頻碼速率是指目標擴頻碼的傳輸速率，信息速率是指導航電文的傳輸速率。在工程應用中，擴頻碼速率與信息速率是固定的，並且擴頻碼碼長取決於系統的擴頻碼速率與信息速率的比值，在實際應用中，擴頻碼速率與信息速率的大小可以根據用戶需求事先設定，本發明對此不作限定。具體的設定擴頻碼速率與信息速率的方法為現有技術，本發明在此不做贅述。

示例性，擴頻碼速率5MHz，信息速率為40Hz，獲得擴頻碼速率與信息速率的比值為12500。

S102，發送端根據獲得的第一擴頻碼，獲得第一擴頻碼碼長。

需要說明的是，第一擴頻碼是一種偽隨機碼，也稱為PN碼。偽隨機碼具有良好的隨機性和接近於白噪聲的相關函數，並且有預先的可確定性和可重複性。這些特性使得偽隨機序列得到了廣泛的應用，特別是在CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址)系統中作為擴頻碼。常見的偽隨機碼包括：Walsh碼、Gold碼、m序列等。

在實際應用中，用戶可以預先設定第一擴頻碼的類型以及第一擴頻碼碼長，第一擴頻碼設定以後，第一擴頻碼碼長就固定不變，從而發送端可以根據獲得的第一擴頻碼，獲得第一擴頻碼碼長。第一擴頻碼可以是由激勵器產生，並傳輸給發送端。具體的激勵器產生擴頻碼的方法以及將擴頻碼傳輸給發送端的方法屬於現有技術，本發明在此不再贅述。

在實際應用中，第一擴頻碼的類型以及第一擴頻碼碼長可以根據用戶需求設定，本發明對此不作限定。具體的設定第一擴頻碼的類型以及第一擴頻碼碼長的方法為現有技術，本發明在此不再贅述。

示例性的，第一擴頻碼為Gold碼，第一擴頻碼碼長為8191，則發送端根據獲得的第一擴頻碼，獲得第一擴頻碼碼長為8191。

S103，發送端根據比值以及第一擴頻碼碼長，獲得第一擴頻碼個數以及第二擴頻碼碼長。

其中，第一擴頻碼個數為：比值除以第一擴頻碼碼長所得到的商，第二擴頻碼碼長為：比值除以第一擴頻碼碼長所得到的餘數。可以理解的是，商和餘數都為整數，因此，用第一擴頻碼個數個的第一擴頻碼和一個第二擴頻碼組合而成的擴頻碼的碼長等於該比值。

示例性的，比值為12500，第一擴頻碼碼長為8191，比值除以第一擴頻碼碼長所得到的商為15，比值除以第一擴頻碼碼長所得到的餘數為2135，則獲得第一擴頻碼個數為15，第二擴頻碼碼長為2135。

S104，發送端根據第二擴頻碼碼長以及第一擴頻碼，生成第二擴頻碼。

需要說明的是，第二擴頻碼與第一擴頻碼的類型相同，但是碼長不同，可以截取第一擴頻碼的前第二擴頻碼碼長個碼片，也可以截取第一擴頻碼的後第二擴頻碼碼長個碼片，還可以從第一擴頻碼中隨機截取第二擴頻碼碼長個碼片，以生成第二擴頻碼。具體的通過截取碼片來生成擴頻碼的方法為現有技術，本發明在此不再贅述。

示例性的，第一擴頻碼為Gold碼，第二擴頻碼碼長為2135，則截取Gold碼的前2135個碼片，從而生成第二擴頻碼。

S105，發送端根據第一擴頻碼個數、第一擴頻碼以及第二擴頻碼，生成目標擴頻碼。

可以理解的是，由第一擴頻碼個數為：比值除以第一擴頻碼碼長所獲得的商，第二擴頻碼碼長為：比值除以第一擴頻碼碼長所獲得的餘數，目標擴頻碼由第一擴頻碼和第二擴頻碼組成，第一擴頻碼的個數為第一擴頻碼個數，第二擴頻碼的個數為1，可見看出，目標擴頻碼碼長等於比值，因此，目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的整數倍，即目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的1倍，故而目標擴頻碼不需要被截短，可以直接用來擴頻調製導航電文，以生成定位信號。由於目標擴頻碼未被截短，該擴頻碼的自相關性和互相關性未被破壞，並且其平衡性也未受影響，其頻譜特性依然保持完整，因此，用該目標擴頻碼擴頻調製導航電文生成的定位信號容易被捕獲。

由於比值是根據獲得的擴頻碼速率以及信息速率確定的，並且擴頻碼速率由系統時鐘頻率決定，因此，可以認為是根據系統時鐘頻率以及信息速率，來獲得擴頻碼速率與信息速率的比值，進而，根據該比值確定目標擴頻碼碼長，可以解決目標擴頻碼長度受系統時鐘頻率約束的問題。

第一擴頻碼與第二擴頻碼組合以生成目標擴頻碼的方式有多種，可以是先連續排列第一擴頻碼，然後排列第二擴頻碼，也可以先排列第二擴頻碼，然後連續排列第一擴頻碼，還可以隨機排列第一擴頻碼和第二擴頻碼，具體的第一擴頻碼與第二擴頻碼的排列順序可以根據用戶需求設置，本發明對此不做限定。

示例性的，第一擴頻碼個數為15，則先將15個第一擴頻碼連續排列，然後在第15個第一擴頻碼之後排列1個第二擴頻碼，從而生成目標擴頻碼。

S106，發送端利用目標擴頻碼對預設數量比特導航電文進行擴頻調製，生成定位信號。

需要說明的是，本發明實施例GNSS利用CDMA技術生成定位信號，基於CDMA的定位信號具有良好的抗噪能力、自相關性，並且能夠解決無線通信的選址問題。CDMA是直接序列擴頻通信技術的一個應用。本發明實施例在發送端利用目標擴頻碼對預設數量比特導航電文進行擴頻調製，從而生成定位信號。導航電文可以由電文盒產生，並傳輸給發送端。導航電文中至少包含：基站ID、基站坐標、時鐘補償參數、高度輔助信息以及校驗信息。具體的電文盒產生導航電文並傳輸給發送端的方法為現有技術，本發明在此不再贅述。

示例性的，發送端利用一個周期的目標擴頻碼調製1比特導航電文，生成定位信號。

可見，應用本發明實施例，使用的目標擴頻碼由多個第一擴頻碼和一個第二擴頻碼組成，並且目標擴頻碼碼長等於擴頻碼速率與信息速率的比值，使用該目標擴頻碼來擴頻調製導航電文時，由於目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的整數倍，不需要截短該目標擴頻碼，目標擴頻碼的頻譜特性未被破壞，因此，使用該目標擴頻碼擴頻調製導航電文生成的定位信號容易被捕獲，提高了對GNSS定位信號的捕獲靈敏度。

可以理解是，目標擴頻碼的頻譜特性未被破壞，可以保證擴頻碼的互相關性不被破壞，即抗多址能力不被破壞，靈敏度可以反映出GNSS定位信號的抗噪聲的能力。

參見圖2，圖2為本發明實施例提供的另一種定位信號生成方法的流程示意圖，本發明圖2所示實施例在圖1所示實施例的基礎上，增加S107和S108。

S107，發送端將定位信號與獲得的數據推送信號同頻復用，獲得復用信號。

為了提高頻率資源利用率，本發明實施例的發送端將定位信號與獲得的數據推送信號同頻復用，從而獲得復用信號。在實際應用中，數據推送信號可以為CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中國移動多媒體廣播)信號。CMMB是基於OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用)的信號，CMMB信號具有高頻譜利用率以及出色的抗多徑、抗衰落性能。基於OFDM的CMMB信號與基於CDMA的定位信號同頻復用，所獲得的復用信號可以稱為TC-OFDM(Time&Code Division-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信號。

需要說明的是，發送端獲得數據推送信號的方法可以是：數據推送信號發射機生成CMMB信號，並將CMMB信號推送給發送端。具體的發送端獲得數據推送信號的方法可以根據用戶需求設計，本發明對此不做限定。

在實際應用中，為了不影響接收端對CMMB信號的正常接收，可以設置定位信號中目標擴頻碼的平均功率低於CMMB信號的平均功率，兩者關係可以滿足如下公式：

其中，PCMMB表示CMMB信號的平均功率，PPN表示目標擴頻碼的平均功率的功率。

示例性的，γ取值可以為20dB。

S108，發送端將復用信號封裝成信號幀發送給接收端。

在實際應用中，每個信號幀包含至少一個時隙，每個時隙的時間長度固定，可以為25ms、30ms等等，具體的時隙長度可以根據用戶需求設定，本發明對此不做限定。每個時隙中包含多個第一擴頻碼和一個第二擴頻碼，每個第一擴頻碼的時間長度相等，第一擴頻碼和第二擴頻碼的時間長度固定，可以根據時隙的時間長度以及第一擴頻碼的個數，確定第一擴頻碼和第二擴頻碼的時間長度。具體本發明實施例提供的信號幀的結構示意圖可以為圖3的所示出的形式。

假設，每個信號幀包含n個時隙，每個時隙調製1比特導航電文，則一個信號幀在第n個時隙的信號可以表示成：

其中，

其中，D(t)表示導航電文，sPNx(t)表示疊加在CMMB信號上的第一擴頻碼，sPNy(t)表示疊加在CMMB信號上的第二擴頻碼，sCMMB表示CMMB信號，α表示衰減因子，TF表示時隙長度，TL表示第二擴頻碼的時間長度。

可見，應用本發明實施例提供的定位信號生成方法，使用的目標擴頻碼由多個第一擴頻碼和一個第二擴頻碼組成，並且目標擴頻碼碼長等於擴頻碼速率與信息速率的比值，使用該目標擴頻碼來擴頻調製導航電文時，由於目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的整數倍，不需要截短該目標擴頻碼，目標擴頻碼的頻譜特性未被破壞，因此，使用該目標擴頻碼擴頻調製導航電文生成的定位信號容易被捕獲，提高了對GNSS定位信號的捕獲靈敏度，並且，進一步的，通過基於OFDM的CMMB信號與基於CDMA的定位信號同頻復用，提高了頻率資源利用率。

參見圖4，圖4為本發明實施例提供的再一種定位信號生成方法的流程示意圖，本發明圖4所示實施例在圖1所示實施例的基礎上，增加S109-S114。

S109，接收端將獲得的定位信號的中頻信號轉換成數位訊號。

需要說明的是，接收端將獲得的定位信號經射頻前端下變頻和低通濾波處理後，可以得到覆信號為：

rIF(t)＝AIFD(t-τ)c(t-τ)exp{j[2π(fIF+fd)(t-τ)+θIF]}+n(t)

其中，rIF(t)表示接收端在第t個採樣時刻獲得的覆信號，AIF表示中頻信號幅度，τ表示信號從發送端到接收端的傳播時延，D(t-τ)表示第(t-τ)個採樣時刻的導航電文，c(t-τ)表示第(t-τ)個採樣時刻的第一擴頻碼，fIF表示中頻頻率，fd表示由都卜勒頻移和晶振誤差引起的中頻頻偏，θIF是中頻初相，n(t)是接收端在第t個採樣時刻的噪聲信號。

接收端採用的射頻晶片可以為MTV818，輸出零中頻覆信號，即中頻頻率fIF為零的覆信號。零中頻覆信號經過ADC轉換後，可以得到數位訊號：

i(n)＝aD(n-τ)c(n-τ)sin(2πfdt(n)+θIF)+ni(n)

q(n)＝aD(n-τ)c(n-τ)cos(2πfdt(n)+θIF)+nq(n)

其中，i(n)表示第n個採樣時刻的i路數位訊號，q(n)表示第n個採樣時刻的q路數位訊號，a表示權重，ni(n)表示第n個採樣時刻的i路噪聲信號，nq(n)表示第n個採樣時刻的q路噪聲信號。

接收端可以將獲得的定位信號先通過射頻模塊接收並處理為零中頻覆信號，然後進行ADC轉換將零中頻覆信號轉換為數位訊號，進而將數位訊號輸入FPGA(Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列)進行定位處理。

為了提高FPGA的資源利用率，也為減少因非整數倍採樣帶來的相關值峰值不止一個的情況，可以在接收端將射頻模塊輸出的數位訊號進行降採樣處理，使數位訊號的採樣率降為定位信號採樣率的1/2、或者1/3、或者1/4等等。在進行降採樣處理時，為了避免跨時鐘域處理所帶來的問題，可以採用平均濾波的方式進行降採樣處理，可以用降採樣因子表示採樣率的變化，例如：採用平均濾波的方式進行降採樣處理，並且降採樣因子為2，即表示將數位訊號的採樣率降為定位信號採樣率的1/2。

S110，接收端將數位訊號與第一擴頻碼進行相關運算，獲得第一相關值。

需要說明的是，數位訊號可以為i路數位訊號和q路數位訊號，本發明實施例基於並行匹配濾波器進行定位信號的捕獲，接收端將i路數位訊號和q路數位訊號以一定的採樣率輸入到並行匹配濾波器中，並以同樣的採樣率將第一擴頻碼作為本地碼輸入該並行匹配濾波器中，例如：將i路數位訊號和q路數位訊號進行降採樣因子為2的降採樣處理，得到的採樣率為：22kHZ，則第一擴頻碼作為本地碼輸入該並行匹配濾波器的採樣率同為：22kHZ。從而，可以在並行匹配濾波器中進行如圖5所示的相關運算，以獲得第一相關值。具體的通過相關運算來獲得第一相關值的過程為現有技術，本發明在此不再贅述。

示例性的，進行的相關運算可以是非相干積分運算，獲得的第一相關值可以包括：最大相關值、次大相關值和第三大相關值。

並行匹配濾波器是接收端的一個組成部分，是接收端用來進行相關運算以獲得相關值的，並行匹配濾波器的長度與降採樣因子、第一擴頻碼碼長有關，並行匹配濾波器的長度可以為：降採樣因子*第一擴頻碼碼長，相關運算可以為非相干積分，非相干積分的次數與降採樣因子、第一擴頻碼個數有關，非相干積分的次數可以為：降採樣因子*第一擴頻碼個數+1，一次非相干積分可以獲得的相關值個數為：降採樣因子*第一擴頻碼碼長。

示例性的，降採樣因子為2，第一擴頻碼碼長為8191，第一擴頻碼個數為15，則並行匹配濾波器的長度可以為：2*8191＝16382，進行非相干積分的次數為：2*15+1＝31。

在實際應用中，相關運算的計算公式可以為：

其中，V(n)表示第n個採樣時刻的相關值，N表示並行匹配濾波器的長度，a表示信號幅度值，R(τ)表示自相關函數，Tcoh表示積分時間，nI表示I路噪聲，nQ表示Q路噪聲，τ表示信號從發送端到接收端的傳播時延，I(n)表示第n個採用時刻的i路數位訊號的相干積分值，Q(n)表示第n個採樣時刻的q路數位訊號的相干積分值，C(k)表示本地碼在並行匹配濾波器的第k個位置的值，in(k)表示第n個採樣時刻的i路數位訊號在並行匹配濾波器的第k個位置的值，qn(k)表示第n個採樣時刻的q路數位訊號在並行匹配濾波器的第k個位置的值。

在應用本發明實施例的GNSS進行室內定位時，由於GNSS的發送端是固定的，因此，接收端與發送端之間的都卜勒頻偏有限，並且接收端的晶振精度可以由TCXO(Temperature Compensate X'tal(crystal)Oscillator，溫度補償型石英晶體諧振器)保證。假設接收端運動速度為5m/s，載波頻率754MHz，TCXO精度0.1ppm，則最大的頻偏fd≤110Hz，Tcoh為1.6ms，sinc2(fdTcoh)對V(n)的影響不超過10％，因此，當自相關函數R(τ)的值最大時，V(n)有最大值，由於當τ＝0時，自相關函數R(τ)的值最大，因此，當τ＝0時，V(n)有最大值。當出現碼相位同步時，τ＝0，可以看出，當出現碼相位同步時，便會出現相關峰值。

根據相關運算的結果，可以獲得第一相關值，其中，第一相關值為大於預設閾值的相關值。

示例性的，預設閾值為0.9*107，第一擴頻為Gold碼，碼長為8191，第一擴頻碼個數為15，進行31次非相干積分獲得的運算結果的仿真示意圖如圖6所示，則第一相關值有三個，分別為57378038、66080974、13236589，或者，如圖7所示，則第一相關值有三個，分別為72700825、9558057、63143607。

S111，接收端確定每個第一相關值對應的第一採樣時刻，根據第一採樣時刻，獲得兩個相鄰第一相關值對應的兩個相鄰採樣時刻之間的差值。

需要說明的是，根據相關運算的計算公式，可以獲得一個採樣周期內，每個採樣時刻的相關值，當獲得的相關值為第一相關值時，記錄此時的第一相關值，以及該第一相關值對應的採樣時刻，因此，一個採樣周期結束後，接收端可以確定該採樣周期內每個第一相關值對應一個第一採樣時刻，從而可以根據第一採樣時刻，獲得兩個相鄰第一相關值對應的兩個相鄰採樣時刻之間的差值。

示例性的，第一個第一相關值72700825對應的第一採樣時刻為208，第二個第一相關值9558057對應的第一採樣時刻為4478，第三個第一相關值63143607對應的第一採樣時刻為12320，則第一個差值為4478-208＝4270，第二個差值為12320-4478＝12112。

S112，針對所述差值等於目標差值的情況，所述接收端根據第一預設計算公式獲得噪聲門限值。

其中，目標差值為：第二擴頻碼碼長的第一預設值倍，或者，第一擴頻碼碼長與第二擴頻碼碼長之差的第一預設值倍。需要說明的是，用戶可以根據降採樣因子以及第二擴頻碼碼長預先設定目標差值為：降採樣因子*第二擴頻碼碼長；還可以根據降採樣因子、第一擴頻碼碼長以及第二擴頻碼碼長，預先設定目標差值為：降採樣因子*(第一擴頻碼長-第二擴頻碼碼長)。

示例性的，第一擴頻碼長為8191，降採樣因子為2，第二擴頻碼碼長為2135，則目標差值可以為：2*2135＝4270，還可以為：2*(8191-2135)＝12112。

在實際應用中，噪聲門限值的計算過程可以是：將最後一次相關運算的結果分兩段處理，得到兩個平均值ra和rb，並且取其中的較小值與係數αr的乘積作為最終噪聲門限值rnoise，第一預設計算公式可以為：

其中，

其中，αr表示係數，Nnoise表示計算噪聲門限的相關值個數，V(k)表示第k 個採樣時刻的相關值。

需要說明的是，計算噪聲門限的相關值個數Nnoise可以根據用戶需求設定，可以是小於第二擴頻碼碼長的任意值，本發明對此不作限定。

S113，接收端根據第一相關值、第一採樣時刻以及噪聲門限值，確定數位訊號是否滿足被成功捕獲條件；如果是，執行S114。

具體的，根據第一相關值、第一採樣時刻以及噪聲門限值，確定數位訊號是否滿足被成功捕獲條件，可以為；根據第一採樣時刻，確定初始採樣時刻；獲得初始採樣時刻與預設採樣時刻的和值；將和值確定為目標採樣時刻；判斷目標採樣時刻對應的目標相關值是否大於噪聲門限值；如果目標相關值大於噪聲門限值，則更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：當前計數值與第二預設值之和；判斷計數值是否達到預設計數值；如果判斷計數值小於預設計數值，更新目標採樣時刻為：當前目標採樣時刻與預設採樣時刻之和；返回執行判斷目標相關值是否大於噪聲門限值的步驟，直至判斷計數值達到預設計數值，確定所述數位訊號滿足被成功捕獲條件。

在實際應用中，可以確定最後一個第一採樣時刻為初始採樣時刻，也可以確定第一個第一採樣時刻為初始採樣時刻，也可以隨機選取一個第一採樣時刻，作為初始採樣時刻，本發明對此不作限定。

示例性的，第一採樣時刻共有三個，分別為：208、4478、12320，則可以確定最後一個第一採樣時刻12320為初始採樣時刻。

需要說明的是，可以在事先設置一個初始計數值，如果從未執行更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值的步驟，則當前計數值為初始計數值，當目標相關值大於噪聲門限值時，則可以執行更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值的步驟，更新計數值以後，初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：當前計數值與第二預設值之和。

第二預設值可以根據用戶需求設定，本發明實施例對此不做限定，例如可以為1，或者2，或者3等數值。

示例性的，初始計數值為0，第二預設值為1，如果從未執行更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值的步驟，那麼當前計數值為0，當目標相關值大於噪聲門限值時，可以執行一次更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值的步驟，更新計數值以後，初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：0+1＝1。

可以理解的是，預設採樣時刻為預設的一段採樣間隔點，每當判斷出初始採樣時刻對應的計數器的計數值小於預設計數值，就更新目標採樣時刻為：當前目標採樣時刻與預設採樣時刻之和。預設採樣時刻的大小可以根據用戶需求設定，本發明對此不做限定，較佳的，預設採樣時刻的大小可以等於第二擴頻碼碼長。

假設，初始採樣時刻為12320，預設採樣時刻為4270，噪聲門限值為1111222，第二預設值為1，預設初始值為0，當前計數值14，預設計數值為15，則目標採樣時刻可以為：12320+4270＝16590，獲得第16590採樣時刻的相關值為6612345，進而根據6612345大於1111222，更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：14+1＝15，達到預設計數值，確定數位訊號滿足被成功捕獲條件。

為了提高捕獲定位信號的成功率，在實際應用中，可以在如果目標相關值大於噪聲門限值，則更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：當前計數值與第二預設值之和之前，增加步驟：如果目標相關值小於或等於噪聲門限值，則將初始採樣時刻對應的計數器的計數值重置為預設初始值。預設初始值為用戶預先設定的一個計數值，具體大小可以根據用戶需求設定，本發明不做限定。

示例性的，預設初始值可以為0。

為了加快對定位信號的捕獲速度，在實際應用中，每個初始採樣時刻的數量可以至少為兩個，每個初始採樣時刻可以對應一個計數器，判斷計數值是否達到預設計數值，可以為：當至少一個初始採樣時刻對應的計數器的計數值達到預設計數值時，判定計數值達到預設計數值；當每個初始採樣時刻對應的計數器的計數值都未達到預設計數值時，判定計數值未達到預設計數值。

需要說明的是，根據第一採樣時刻，確定第一個初始採樣時刻，進而根據第一個初始採樣時刻，確定其他初始採樣時刻，初始採樣時刻的數目可以根據用戶需求設定，本發明對此不做限定。

根據第一個初始採樣時刻，確定其他初始採樣時刻，可以利用如下公式：

Li＝L0+i×a×NGS

其中，L0表示第一個初始採樣時刻，Li表示第i+1個初始採樣時刻，a表示降採樣因子，NGS表示第二擴頻碼碼長。

示例性的，確定初始採樣時刻的數目為4，降採樣因子為2，第二擴頻碼碼長為2135，第一個初始採樣時刻為400，則第二個初始採樣時刻、第三個初始採樣時刻、第四個初始採樣時刻分別為：400+1*2*2135＝4670，400+2*2*2135＝8940，400+3*2*2135＝13210。

S114，接收端確定捕獲到導航電文。

當數位訊號滿足被成功捕獲條件時，可以確定接收端捕獲到導航電文。

可見，應用本發明實施例，使用的目標擴頻碼由多個第一擴頻碼和一個第二擴頻碼組成，並且目標擴頻碼碼長等於擴頻碼速率與信息速率的比值，使用該目標擴頻碼來擴頻調製導航電文時，由於目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的整數倍，不需要截短該目標擴頻碼，目標擴頻碼的頻譜特性未被破壞，因此，使用該目標擴頻碼擴頻調製導航電文生成的定位信號容易被捕獲，提高了對GNSS定位信號的捕獲靈敏度，並且，進一步的，提高了捕獲成功率、加快了捕獲速度。

與上述的方法實施例相對應，本發明實施例還提供一種定位信號生成裝置，應用於全球衛星導航系統GNSS，所述GNSS包括發送端和接收端。

參見圖8，圖8為本發明實施例所提供的一種定位信號生成裝置的結構示意圖，包括：

第一獲得模塊401，用於所述發送端根據獲得的擴頻碼速率以及信息速率，獲得所述擴頻碼速率與所述信息速率的比值；

第二獲得模塊402，用於所述發送端根據獲得的第一擴頻碼，獲得所述第一擴頻碼碼長；

第三獲得模塊403，用於所述發送端根據所述比值以及所述第一擴頻碼碼長，獲得所述第一擴頻碼個數以及第二擴頻碼碼長，其中，所述第一擴頻碼個數為所述比值除以所述第一擴頻碼碼長所得到的商，所述第二擴頻碼碼長為所述比值除以所述第一擴頻碼碼長所得到的餘數；

第一生成模塊404，用於所述發送端根據所述第二擴頻碼碼長以及所述第一擴頻碼，生成第二擴頻碼；

第二生成模塊405，用於所述發送端根據第一擴頻碼個數、所述第一擴頻碼以及所述第二擴頻碼，生成目標擴頻碼，其中所述目標擴頻碼碼長等於所述比值；

第三生成模塊406，用於所述發送端利用所述目標擴頻碼對預設數量比特導航電文進行擴頻調製，生成定位信號。

可見，應用本發明實施例提供的定位信號生成裝置，使用的目標擴頻碼由多個第一擴頻碼和一個第二擴頻碼組成，並且目標擴頻碼碼長等於擴頻碼速率與信息速率的比值，使用該目標擴頻碼來擴頻調製導航電文時，由於目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的整數倍，不需要截短該目標擴頻碼，目標擴頻碼的頻譜特性未被破壞，因此，使用該目標擴頻碼擴頻調製導航電文生成的定位信號容易被捕獲，提高了對GNSS定位信號的捕獲靈敏度。

參見圖9，圖9為本發明實施例提供的另一種定位信號生成裝置的結構示意圖，與圖2所示的流程相對應，本發明圖9實施例在圖8所示實施例的基礎上，增加第四獲得模塊407和發送模塊408。

第四獲得模塊407，用於所述發送端將所述定位信號與獲得的數據推送信號同頻復用，獲得復用信號；

發送模塊408，用於所述發送端將所述復用信號封裝成信號幀發送給接收端，其中，每個信號幀包含至少一個時隙。

可見，應用本發明實施例提供的定位信號生成裝置，使用的目標擴頻碼由多個第一擴頻碼和一個第二擴頻碼組成，並且目標擴頻碼碼長等於擴頻碼速率與信息速率的比值，使用該目標擴頻碼來擴頻調製導航電文時，由於目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的整數倍，不需要截短該目標擴頻碼，目標擴頻碼的頻譜特性未被破壞，因此，使用該目標擴頻碼擴頻調製導航電文生成的定位信號容易被捕獲，提高了對GNSS定位信號的捕獲靈敏度，並且，進一步的，通過基於OFDM的CMMB信號與基於CDMA的定位信號同頻復用，提高了頻率資源利用率。

參見圖10，圖10為本發明實施例提供的再一種定位信號生成裝置的結構示意圖，與圖4所示的流程相對應，本發明圖10實施例在圖8所示實施例的基礎上，增加轉換模塊409、第五獲得模塊410、第六獲得模塊411、第七獲得模塊412、第一確定模塊413、第二確定模塊414。

轉換模塊409，用於所述接收端將獲得的所述定位信號的中頻信號轉換成數位訊號；

第五獲得模塊410，用於所述接收端將所述數位訊號與第一擴頻碼進行相關運算，獲得第一相關值，其中，所述第一相關值為大於預設閾值的相關值；

第六獲得模塊411，用於所述接收端確定每個第一相關值對應的第一採樣時刻，根據所述第一採樣時刻，獲得兩個相鄰第一相關值對應的兩個相鄰採樣時刻之間的差值；

第七獲得模塊412，用於針對所述差值等於目標差值的情況，所述接收端根據第一預設計算公式獲得噪聲門限值，其中，所述目標差值為：所述第二擴頻碼碼長的第一預設值倍，或者，所述第一擴頻碼碼長與所述第二擴頻碼碼長之差的第一預設值倍；

第一確定模塊413，用於所述接收端根據所述第一相關值、所述第一採樣時刻以及所述噪聲門限值，確定所述數位訊號是否滿足被成功捕獲條件；

第二確定模塊414，用於在所述第一確定模塊的結果為是時，所述接收端確定捕獲到導航電文。

其中，所述第一確定模塊413，包括；

第一確定子模塊(圖中未示出)，用於根據所述第一採樣時刻，確定初始採樣時刻；

獲得子模塊(圖中未示出)，用於獲得所述初始採樣時刻與預設採樣時刻的和值；

第二確定子模塊(圖中未示出)，用於將所述和值確定為目標採樣時刻；

第一判斷子模塊(圖中未示出)，用於判斷所述目標採樣時刻對應的目標相關值是否大於所述噪聲門限值；

第一更新子模塊(圖中未示出)，用於在所述第一判斷子模塊的結果為是時，更新初始採樣時刻對應的計數器的計數值為：當前計數值與第二預設值之和；

第二判斷子模塊(圖中未示出)，用於判斷所述計數值是否達到預設計數值；

第二更新子模塊(圖中未示出)，用於在所述第二判斷子模塊的結果為否時，更新所述目標採樣時刻為：當前目標採樣時刻與預設採樣時刻之和；返回執行所述判斷所述目標採樣時刻對應的相關值是否大於所述噪聲門限值的步驟；直至判斷所述計數值達到預設計數值，確定所述數位訊號滿足被成功捕獲條件。

其中，所述第一確定模塊413，還可以包括；

重置子模塊(圖中未示出)，用於在所述第一判斷子模塊的結果為否時，將初始採樣時刻對應的計數器的計數值重置為預設初始值。

其中，每個所述初始採樣時刻的數量至少為兩個，每個初始採樣時刻對應一個計數器，

所述第二判斷子模塊(圖中未示出)，包括：

第一判定單元(圖中未示出)，用於當至少一個所述初始採樣時刻對應的計數器的計數值達到預設計數值時，判定所述計數值達到預設計數值；

第二判定單元(圖中未示出)，用於當每個所述初始採樣時刻對應的計數器的計數值都未達到預設計數值時，判定所述計數值未達到預設計數值。

可見，應用本發明實施例，使用的目標擴頻碼由多個第一擴頻碼和一個第二擴頻碼組成，並且目標擴頻碼碼長等於擴頻碼速率與信息速率的比值，使用該目標擴頻碼來擴頻調製導航電文時，由於目標擴頻碼碼長是擴頻碼速率與信息速率之比的整數倍，不需要截短該目標擴頻碼，目標擴頻碼的頻譜特性未被破壞，因此，使用該目標擴頻碼擴頻調製導航電文生成的定位信號容易被捕獲，提高了對GNSS定位信號的捕獲靈敏度，並且，進一步的，提高了捕獲成功率、加快了捕獲速度。

對於裝置實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

本說明書中的各個實施例均採用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於系統實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍內。