北斗卫星导航接收机及提高其跟踪灵敏度的方法、装置技术领域
本发明属于导航领域，尤其涉及一种北斗卫星导航接收机及提高其跟踪灵
敏度的方法、装置。
背景技术
北斗卫星导航系统和GPS系统都是全球定位系统，在现如今的生活中起到
越来越重要的作用，在导航、定位、授时、测速等领域中占据着非常重要的位
置。当前中国的北斗卫星导航系统快速发展，北斗卫星导航系统的导航接收机
必将会越来越普遍。导航接收机通常包括：天线、射频模块、基带信号处理模
块和其他应用模块。其中，基带信号处理模块主要功能包括搜索到天空上的卫
星并解调出正确的导航电文，产生用于导航、定位、授时、测速等应用的测量
值。
在北斗卫星导航系统中，每一颗卫星发出的信号都由与该卫星唯一对应的
伪随机码(Pseudo-Random Noise，PRN)进行调制，伪随机码的周期为1ms，所
以经伪随机码调制后的数据信号是周期为1ms的粗码(CA码)。根据速率和结构
不同，导航电文分为D1导航电文和D2导航电文。D1导航电文速率为50bps，
并调制有速率为1kbps的二次编码，内容包含基本导航信息(本卫星基本导航
信息、全部卫星历书信息、与其它系统时间同步信息)；D2导航电文速率为500
bps，内容包含基本导航信息和增强服务信息(北斗系统的差分及完好性信息和
格网点电离层信息)。
非静地轨道(non Geostationary Earth Orbit，NGEO)卫星，包括中圆地球轨
道(Medium Earth Orbit，MEO)/倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous
Satellite Orbit，IGSO)卫星的B1I信号播发D1导航电文，地球静止轨道
(Geostationary Earth Orbit，GEO)卫星的B1I信号播发D2导航电文。
北斗卫星导航接收机的捕获模块捕获到可见卫星后，随后进入跟踪阶段，
同时，捕获模块提供给跟踪模块该捕获卫星的编号、多普勒频偏、相位(即毫
秒边界)等信息。在跟踪阶段初期，北斗卫星导航接收机通过锁频环、锁相环
以及码环的闭环锁定，将还原的接收机频率、相位、码相位更加精确地接近于
实际情况。通过比特同步模块，可以知道比特的起始毫秒位置。在跟踪环路中，
积分-清除器通过积分低通滤波器来消除信号I与Q中高频信号成分和噪声，以
提高载噪比。在知道比特的起始毫秒位置的前提下，积分-清除器的最大长度，
NGEO为20(即20ms比特周期)，GEO为2(即2ms比特周期)，然而由于
积分-清除器的最大长度仅为比特周期，长度太短，因此跟踪灵敏度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种北斗卫星导航接收机及提高其跟踪灵敏度的方
法、装置，旨在解决现有技术的积分-清除器的最大长度仅为比特周期，长度太
短，因此跟踪灵敏度较低的问题。
第一方面，本发明提供了一种提高北斗卫星导航接收机的跟踪灵敏度的方
法，所述方法包括：
在位同步成功，确定了比特周期的第一毫秒后，将连续n比特中的每比特
内的I支路值和Q支路值分别进行累加，得到n组比特累加值，n为大于或者
等于2的整数；
将n组比特累加值中的I支路值和Q支路值分别乘以2n或2n-1种比特补偿
值，得到2n或2n-1组补偿后比特累加值，每种比特补偿值包括n个分别与n组
比特累加值对应的比特补偿值，每个比特补偿值为1或者-1；
分别对2n或2n-1组补偿后比特累加值进行m点的FFT运算，得到2n或2n-1
组FFT结果，每组FFT结果包括m个值，m大于或等于n；
在每组FFT结果的m个值中，找出每组的最大值，得到2n或2n-1个值；
在2n或2n-1个值中找出最大值，将最大值所在的组确认为真实的比特情况。
第二方面，本发明提供了一种提高北斗卫星导航接收机的跟踪灵敏度的装
置，所述装置包括：
累加模块，用于在位同步成功，确定了比特周期的第一毫秒后，将连续n
比特中的每比特内的I支路值和Q支路值分别进行累加，得到n组比特累加值，
n为大于或者等于2的整数；
补偿模块，用于将n组比特累加值中的I支路值和Q支路值分别乘以2n或
2n-1种比特补偿值，得到2n或2n-1组补偿后比特累加值，每种比特补偿值包括n
个分别与n组比特累加值对应的比特补偿值，每个比特补偿值为1或者-1；
FFT运算模块，用于分别对2n或2n-1组补偿后比特累加值进行m点的FFT
运算，得到2n或2n-1组FFT结果，每组FFT结果包括m个值，m大于或等于n；
第一比较模块，用于在每组FFT结果的m个值中，找出每组的最大值，得
到2n或2n-1个值；
第二比较模块，用于在2n或2n-1个值中找出最大值，将最大值所在的组确
认为真实的比特情况。
第三方面，本发明提供了一种北斗卫星导航接收机，所述北斗卫星导航接
收机包括上述的提高北斗卫星导航接收机的跟踪灵敏度的装置。
在本发明中，由于采用本发明的方法可以知道输入的n比特中每比特的真
实值。因此，可以将n比特中的每比特进行正确地补偿，补偿完后的n比特就
可以进行跟踪环路的积分-清除，从而将积分-清除器的最大长度从20(NGEO)
或2(GEO)提高到20n(NGEO)或2n(GEO)，从而提高了跟踪灵敏度。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的提高北斗卫星导航接收机的跟踪灵敏度的方
法流程图。
图2是本发明实施例二提供的提高北斗卫星导航接收机的跟踪灵敏度的装
置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图
及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施
例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
请参阅图1，本发明实施例一提供的提高北斗卫星导航接收机的跟踪灵敏
度的方法包括以下步骤：
S101、在位同步成功，确定了比特周期的第一毫秒后，将连续n比特中的
每比特内的I支路值和Q支路值分别进行累加，得到n组比特累加值，n为大
于或者等于2的整数。
假设NGEO卫星的I支路值和Q支路值的编号为I1、Q1，I2、Q2，…，
I20、Q20，I21、Q21，I22、Q22，…，I40、Q40，…，I20xn、Q20xn，其中，
I20xn、Q20xn分别表示第n个比特所对应的第20个I支路值和Q支路值，I1、
Q1表示第一个比特所对应的第一毫秒的值。
假设GEO卫星的I支路值和Q支路值的编号为I1、Q1，I2、Q2，I3、Q3，
I4、Q4，…,I2xn、Q2xn，其中I2xn、Q2xn分别表示第n个比特所对应的第2
个I支路值和Q支路值，I1、Q1表示第一个比特所对应的第一毫秒的值。
在本发明实施例一中，对于GEO卫星，S101具体为：
将连续n比特中的每比特内的I支路值和Q支路值分别直接进行累加，得
到n组比特累加值。具体为：分别将I1、I2进行累加，Q1、Q2进行累加，得
到第一个比特的累加值，分别将I3、I4进行累加，Q3、Q4进行累加，得到第
二个比特的累加值，同理，分别将第n个比特内的I支路值和Q支路值进行累
加，得到第n个比特的累加值。
由于NGEO卫星调制有NH码，因此，在累加之前需要将NH码补偿掉。
对于NGEO卫星，S101具体包括以下步骤：
将连续n比特中的每比特内的对应毫秒的I支路值和Q支路值与NH码进
行相乘，得到NH码补偿后的I支路值和Q支路值，其中NH码为
(0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,0,1,1,1,0)，NH码为0，则对应毫秒的I支路值和
Q支路值分别乘1，NH码为1，则对应毫秒的I支路值和Q支路值分别乘-1；
例如：I1、Q1乘1，I2、Q2乘1，…，I18、Q18乘-1，I19、Q19乘-1，I20、
Q20乘1；
将NH码补偿后的每比特内的I支路值和Q支路值分别进行累加，得到n
组比特累加值。如分别将NH码补偿后的I1、I2、I3、…、I20进行累加，分别
将NH码补偿后的Q1、Q2、Q3、…、Q20进行累加，得到第一个比特的累加
值；分别将NH码补偿后的I21、I22、I23、…、I40进行累加，分别将NH码
补偿后的Q21、Q22、Q23、…、Q40进行累加，得到第二个比特的累加值，同
理，分别将第n个比特内的NH码补偿后的I支路值和Q支路值进行累加，得
到第n个比特的累加值。
S102、将n组比特累加值中的I支路值和Q支路值分别乘以2n或2n-1种比
特补偿值，得到2n或2n-1组补偿后比特累加值，每种比特补偿值包括n个分别
与n组比特累加值对应的比特补偿值，每个比特补偿值为1或者-1。
由于每个比特补偿值有两种可能(即-1或1)，因此n个比特有2n种比特
补偿值可能，卫星发射信号采用正交相移键控(QPSK)调制，考虑到硬件实现
代价，这里可以将2n种降低为2n-1种可能。当然，使用2n种可能也是可以的，
只是耗费的硬件代价更大。以n为5，北斗NGEO卫星为例，有24种可能，即
16种比特补偿值的可能，分别为(-1 -1 -1 -1 -1)、(-1 -1 -1 -1 1)、(-1 -1 -1
1 -1)、(-1 -1 -1 1 1)、(-1 -1 1 -1 -1)、(-1 -1 1 -1 1)、(-1 -1 1 1 -1)、
(-1 -1 1 1 1)、(-1 1 -1 -1 -1)、(-1 1 -1 -1 1)、(-1 1 -1 1 -1)、(-1 1 -1 1
1)、(-1 1 1 -1 -1)、(-1 1 1 -1 1)、(-1 1 1 1 -1)、(-1 1 1 1 1)，另外16
种比特补偿值的可能也可以是(1 -1 -1 -1 -1)、(1 -1 -1 -1 1)、(1 -1 -1 1 -1)、
(1 -1 -1 1 1)、(1 -1 1 -1 -1)、(1 -1 1 -1 1)、(1 -1 1 1 -1)、(1 -1 1 1 1)、
(1 1 -1 -1 -1)、(1 1 -1 -1 1)、(1 1 -1 1 -1)、(1 1 -1 1 1)、(1 1 1 -1 -1)、
(1 1 1 -1 1)、(1 1 1 1 -1)、(1 1 1 1 1)。如果使用25种可能，则包括上述
的32种比特值的可能。
S103、分别对2n或2n-1组补偿后比特累加值进行m点的FFT运算，得到
2n或2n-1组FFT结果，每组FFT结果包括m个值，m大于或等于n。
S104、在每组FFT结果的m个值中，找出每组的最大值，得到2n或2n-1
个值。
S105、在2n或2n-1个值中找出最大值，将最大值所在的组确认为真实的比
特情况。
实施例二：
请参阅图2，本发明实施例二提供的提高北斗卫星导航接收机的跟踪灵敏
度的装置包括：
累加模块11，用于在位同步成功，确定了比特周期的第一毫秒后，将连续
n比特中的每比特内的I支路值和Q支路值分别进行累加，得到n组比特累加
值，n为大于或者等于2的整数；
补偿模块12，用于将n组比特累加值中的I支路值和Q支路值分别乘以2n
或2n-1种比特补偿值，得到2n或2n-1组补偿后比特累加值，每种比特补偿值包
括n个分别与n组比特累加值对应的比特补偿值，每个比特补偿值为1或者-1；
FFT运算模块13，用于分别对2n或2n-1组补偿后比特累加值进行m点的
FFT运算，得到2n或2n-1组FFT结果，每组FFT结果包括m个值，m大于或
等于n；
第一比较模块14，用于在每组FFT结果的m个值中，找出每组的最大值，
得到2n或2n-1个值；
第二比较模块15，用于在2n或2n-1个值中找出最大值，将最大值所在的组
确认为真实的比特情况。
在本发明实施例二中，对于地球静止轨道GEO卫星，所述累加模块具体用
于：将连续n比特中的每比特内的I支路值和Q支路值分别直接进行累加，得
到n组比特累加值。
对于非静地轨道NGEO卫星，所述累加模块具体包括：
乘模块，用于将连续n比特中的每比特内的对应毫秒的I支路值和Q支路
值与NH码进行相乘，得到NH码补偿后的I支路值和Q支路值，其中NH码
为(0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,0,1,1,1,0)，NH码为0，则对应毫秒的I支路值
和Q支路值分别乘1，NH码为1，则对应毫秒的I支路值和Q支路值分别乘-1；
累加子模块，用于将NH码补偿后的每比特内的I支路值和Q支路值分别
进行累加，得到n组比特累加值。
本发明实施例还提供了一种北斗卫星导航接收机，所述北斗卫星导航接收
机包括本发明实施例二提供的提高北斗卫星导航接收机的跟踪灵敏度的装置。
在本发明实施例中，由于通过前面的对所有情况的运算及对结果的比较，
知道输入的n比特中每比特的真实值。因此，可以将n比特中的每比特进行正
确地补偿，补偿完后的n比特就可以进行跟踪环路的积分-清除，从而将积分-
清除器的最大长度从20(NGEO)或2(GEO)提高到20n(NGEO)或2n(GEO)，
从而提高了跟踪灵敏度。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是
可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读
取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
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。