CN110727004A - 一种Weil码生成方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种Weil码生成方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种Weil码生成方法、装置及存储介质，所述方法包括如下步骤：分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址；根据所述存储地址连续多次从存储有所述Legendre序列的存储装置中读取对应的所述Legendre序列，每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列；根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码。本发明的技术方案中，只需存储Legendre序列，通过提取Legendre序列进行运算，能够生成连续的Weil码，用于对多个通道的卫星信号进行实时捕获和追踪，节省了存储空间，能够节约硬件资源。

Description

一种Weil码生成方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及卫星导航信号处理技术领域，尤其涉及一种Weil码生成方法、装置及存储介质。
背景技术
全球卫星导航***(Global Navigation Satellite System,即GNSS)用于在全球范围内为用户提供全天候、实时、连续的位置信息、速度信息和时间信息，在人们的生活中发挥着重要的作用。其中，测距码在卫星导航信号处理过程中至关重要，测距码是一种伪随机码，导航信号接收机在工作时，通过接收机本地产生的测距码和接收到的卫星导航信号做相关运算来进行定位。
随着智能化、信息化水平的不断提高，人们对导航精度的要求也越来越高，采用传统的Gold码等测距码进行定位已经无法满足人们的需求，因此，人们需要为各个导航***寻找性质更加优良的测距码。
目前，已提出了将Weil码作为新的测距码应用于处理各个导航信号的方法，如GPSⅢ(Global Positioning SystemⅢ，第三代全球定位***)中的L1C信号、BDSⅢ(BeiDouNavigation Satellite System，第三代北斗卫星导航***)的B1C信号都采用了Weil码作为测距码。Weil码的相关性非常好，且具有相对灵活的可选序列长度。
Weil码由Legendre(勒让德)序列生成的，对于固定的长度，至存在一个Legendre序列，具体的生成公式如下：
W(t；w)＝L(t)⊕L((t+w)mod N)，N＝10223；
其中，w为Legendre序列的偏移值，将偏移后的Legendre序列L((t+w)mod N)和未偏移的LegendreL(t)序列进行异或运算，就可得到Weil码，可以根据需要生成指定码长的Weil码，对得到的Weil码做进一步的处理，就可得到测距码。例如，对于L1C信号，可生成码长为10223的Weil码，再将固定序列0110100***该Weil码，就可得到码长为10230的测距码。对于B1C信号，可生成码长为10243的Weil码，在对该Weil码进行截取，得到码长为10230的测距码。
目前，一般先通过软件生成Weil码，再根据Weil码生成测距码，接收机将生成的测距码存储在存储装置中，在对卫星信号进行捕获和跟踪时，从存储装置中实时读取测距码。但是，存储这些测距码需要大量的存储空间，例如，GPSⅢ的L1C信号或BDSⅢ的B1C信号均有63种，每个信号都由导频分量和数据分量组成，一个分量对应一个测距码，一个测距码需要的存储空间为10230bit，因此总共需要1.23M bit的存储空间。并且，接收机需要对多颗卫星的信号进行捕获和追踪时，需要输出多个通道的测距码，通道的数量与卫星的数量相同，则需要存储对应数量的测距码，需要耗费更多的存储空间。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种Weil码生成方法、装置及存储介质。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种Weil码生成方法，所述方法包括如下步骤：
分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址。
根据所述存储地址连续多次从存储有所述Legendre序列的存储装置中读取对应的所述Legendre序列，每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列。
根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码。
第二方面，本发明提供了一种Weil码生成装置，包括：
控制模块，用于分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址。
读取模块，用于根据所述存储地址连续多次从存储有所述Legendre序列的存储装置中读取对应的所述Legendre序列，每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列。
计算模块，用于根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码。
第三方面，本发明提供了一种weil码生成装置，包括存储器和处理器。
所述存储器，用于存储计算机程序。
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的Weil码生成方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的weil码生成方法。
本发明的Weil码生成方法、装置及存储介质的有益效果是：存储装置中只存储Legendre序列，由于对于固定的长度，只存在一个Legendre序列，因此存储装置中只需存储多个不同长度的Legendre序列，每个固定长度的Legendre序列只需存储一个，当需要对多个通道的信号进行捕获追踪时，根据各个通道待生成的Weil码在存储装置中找到对应的Legendre序列，其中，按照时间顺序多次在存储装置中读取Legendre序列，每次读取时都依次将所有通道对应的Legendre序列读取一遍，对读取的Legendre序列进行运算，生成每个通道的连续的Weil码。本发明的技术方案中，只需存储Legendre序列，通过提取Legendre序列进行运算，能够实时生成Weil码，用于对多个通道的卫星信号进行实时捕获和追踪，节省了存储空间，能够节约硬件资源。
附图说明
图1为本发明实施例的一种Weil码生成方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的读取Legendre序列的时序示意图；
图3为本发明实施例的一种Weil码生成装置的结构示意图；
图4为本发明另一实施例的一种Weil码生成装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的一种Weil码生成方法，可应用于卫星导航接收机，所述方法包括如下步骤：
110，分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址。
具体地，实现卫星定位时常需要多颗卫星，接收机中需要实时生成多个通道的测距码，通道数与卫星数相同。
120，根据所述存储地址连续多次从存储有所述Legendre序列的存储装置中读取对应的所述Legendre序列，每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列。
具体地，根据存储地址在存储装置中读取对应的Legendre序列，每次读取时，都读取与每个通道对应的Legendre序列，连续多次读取，获得每个通道对应的连续的Legendre序列。
130，根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码。
具体地，根据读取的每个通道对应的连续的Legendre序列进行运算，就可获得每个通道对应的连续的Weil码。
本实施例中，存储装置中只存储Legendre序列，由于对于固定的长度，只存在一个Legendre序列，因此存储装置中只需存储多个不同长度的Legendre序列，每个固定长度的Legendre序列只需存储一个，当需要对多个通道的信号进行捕获追踪时，根据各个通道待生成的Weil码在存储装置中找到对应的Legendre序列，其中，按照时间顺序多次在存储装置中读取Legendre序列，每次读取时都依次将所有通道对应的Legendre序列读取一遍，对读取的Legendre序列进行运算，生成每个通道的连续的Weil码。本发明的技术方案中，只需存储Legendre序列，通过提取Legendre序列进行运算，能够实时生成Weil码，用于对多个通道的卫星信号进行实时捕获和追踪，节省了存储空间，能够节约硬件资源。
具体地，存储装置可采用一块RAM存储器，存储容量为10240bit(比特)，用于存储B1C的Legendre序列或L1C的Legendre序列，可采用单口RAM存储器，也可采用双口RAM存储器，若要尽可能节省存储的资源面积，可采用单口RAM存储器，可通过分时访问的方式读取该单口RAM存储器中存储的Legendre序列。采用RAM存储器适用于只对GPS的L1C信号或只对BDS的B1C信号进行实时捕获和追踪，并且在对实时性要求不高，且卫星导航接收机软件支持的情况下，也可支持同时对GPS的L1C信号和BDS的B1C信号进行捕获和追踪。
存储装置还可采用两块ROM存储器，其中一块ROM存储器用于存储L1C的Legendre序列，另一块ROM存储器用于存储B1C的Legendre序列，两块ROM存储器的存储容量可均为10240bit，其中，B1C的Legendre序列的长度为10243bit，可只在ROM存储器中存储10240bit，将该Legendre序列的最后3bit存储在计算模块中，每次读取ROM存储器中的B1C信号的Legendre序列后，在该Legendre序列中***最后3bit的序列，这样就可采用规格型号相同的两块ROM存储器，便于设置。当从ROM存储器中读取Legendre序列时，根据通道的类型选择从对应的ROM存储器中进行读取。相同规格的ROM对RAM所占资源面积更小，并且可同时对GPS的L1C信号和BDS的B1C信号进行实时捕获和追踪，实时性好。
存储装置的带宽和深度可以根据需要进行设置，为了使处理性能和所需硬件所耗的资源面积最优，可根据卫星导航接收机芯片的CPU总线位宽来确定存储装置中存储阵列的带宽和深度，便于确定存储地址。例如，针对32位总线，RAM存储器或ROM存储器的带宽和深度可为320(深度D)×32(带宽W)。针对64位总线，RAM存储器或ROM存储器的带宽和深度可为160(深度D)×64(带宽W)。
优选地，所述分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址具体包括如下步骤：
根据待生成的所述Weil码确定与所述Weil码对应的Legendre序列的偏移地址。
将所述偏移地址与Legendre序列的初始地址相加，获得所述Legendre序列的所述存储地址。
具体地，每个通道对应的Legendre序列的初始地址固定，根据待生成的Weil码确定对应的Legendre序列的偏移值，在初始地址上加上偏移值，就可获得Legendre序列的存储地址。
优选地，所述每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列的具体实现为：
对于任意一个所述通道，每次从所述存储装置中读取K比特的且与所述通道对应的所述Legendre序列，K小于或等于所述存储装置的带宽。
具体地，生成Weil码的复杂度与需要同时进行捕获追踪的通道数直接相关，通道数与卫星数相同，通道数越多，则越复杂。需要在接收机性能和同时处理的通道数之间寻找平衡点，用最小的资源消耗获得最优的性能。
获得Legendre序列后，为了保证生成Weil码有足够高频率的时序，使得能够实时生成Weil码，提高定位的准确性，常采用两个时钟周期来计算Weil码，假设存储装置的带宽为W，则一次最多能计算W bit的Weil码，即K小于或等于W，最多能支持同时对W/2个通道进行捕获追踪，并且一次计算的Weil码可供后续W个时钟周期使用。由于每个通道依次从存储装置中读取Legendre序列，每个通道每次从存储装置中读取W bit的Legendre序列，供后续W个时钟周期使用，就可为其它通道从存储装置中读取数据留出时间，实现多通道分别从存储装置中读取Legendre序列。
本优选的实施例中，每次读取K比特的Legendre序列，K大于或等于1，小于或等于存储装置的带宽，根据Legendre序列进行运算，一次就可获得K比特的Weil码，若输出时按每次1比特的速度输出，则可满足后续K个周期使用。相对于现有技术中实时从存储装置中读取已生成的Weil码，减少了访问存储装置的次数，并且一次计算多个比特的Weil码，减少了计算次数，能够降低处理器的功耗。
对于每一个通道连续多次读取Legendre序列时，每个Weil码对应两个Legendre序列，两个Legendre序列分别为第一Legendre序列和第二Legendre序列，假设每个通道对应的第一Legendre序列的存储地址为index1，对应的第二Legendre序列的存储地址为index2，令第一通道对应的第一Legendre序列的存储地址为index1_channal1，对应的第二Legendre序列的存储地址为index2_channal1，令第二通道对应的第一Legendre序列的存储地址为index1_channal2，对应的第二Legendre序列的存储地址为index2_channal2……第N通道对应的第一Legendre序列的存储地址为index1_channalN，对应的第二Legendre序列的存储地址为index2_channalN。
如图2所示，令第一通道对应的两个Legendre序列的初始存储地址为index1＝m1，index2＝n1，第二通道对应的两个Legendre序列的初始存储地址为index1＝m2，index2＝n2，第三通道对应的两个Legendre序列的初始存储地址为index1＝m3，index2＝n3……第N通道对应的两个Legendre序列的初始存储地址为index1＝mN，index2＝nN，N＝W/2，第一次读取时，图2中S1阶段，需要从连续的两个存储地址中读取对应的Legendre序列，则第一次读取的与各个通道对应的Legendre序列的存储地址为index1_channal1(m1)，index1_channal1(m1+1)，index2_channal1(n1)，index2_channal1(n1+1)，index1_channal2(m2)，index1_channal2(m2+1)，index2_channal2(n2)，index2_channal2(n2+1)……index1_channalN(mN)，index1_channal2(mN+1)，index2_channalN(nN)，index2_channalN(nN+1)。第二次读取时，图2中S2阶段，各个通道对应的Legendre序列的存储地址为在对应的第一次的存储地址上加1，index1_channal1(m1+2)，index2_channal1(n1+2)，index1_channal2(m2+2)，index2_channal2(n2+2)，……index1_channalN(mN+2)，index2_channalN(nN+2)。第三次读取整体的顺序是：index1_channal1(m1+3)，index2_channal1(n1+3)……index1_channalN(mN+3)，index2_channalN(nN+3)。
优选地，所述根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码具体包括如下步骤:
对于每次读取的与各个所述通道对应的所述Legendre序列，采用分时复用的方法，依次根据各个所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的所述Weil码。
具体地，分时复用是以时间作为运算分割的参量，使各个通道对Legendre序列进行运算在时间轴上互不重叠。
对于连续多次读取的且与同一所述通道对应的所述Legendre序列，采用流水线运算方法，依次根据各个所述Legendre序列进行运算，得到所述通道的连续的所述Weil码。
具体地，例如对于第一通道多次读取的Legendre序列，首先会将第一次读取的存储地址为index1_channal1(m1)，index1_channal1(m1+1)，index2_channal1(n1)，index2_channal1(n1+1)的Legendre序列，根据与第一通道对应的第一Legendre序列的初始地址和第二Legendre序列的初始地址，去掉index1_channal1(m1)处的第一Legendre序列偏移部分，并将偏移部分与index1_channal1(m1+1)所在处的第一Legendre序列拼接，组成一个完整的Wbit的第一Legendre序列，同理对第一通道index2处的第二Legendre序列值也进行类似操作，得到完整的W bit的第二Legendre序列，将W bit的第一Legendre序列和W bit的第二Legendre序列进行异或运算，就可得到W bit的Weil码。
再将index1_channal1(m1+1)所在处的第一Legendre序列的偏移部分暂存起来，用于后续与index1_channal1(m1+2)处的第一Legendre序列拼接，得到W bit的第一Legendre序列，对第二Legendre序列进行同样的操作。对第一通道后续每次读取的第一Legendre序列和第二Legendre序列，都与上一次暂存的第一Legendre序列偏移部分和第二Legendre序列偏移部分进行拼接，得到新的W bit的第一Legendre序列和W bit的第二Legendre序列，对两个序列进行异或运算，就可得到新的W bit的Weil码，以此类推，就可持续获得W bit的第一通道的Weil码。
对其它通道对应的Legendre序列做同样的操作，就可持续得到各个通道的Weil码。暂存Legendre序列的偏移部分时要和对应的通道号对应进行存储。
若待生成的Weil码为L1C信号Weil码，在获得Weil码后，根据Weil码的偏移量将固定序列0110100***偏移处，就可获得L1C信号的Weil码。若待生成的Weil码为B1C信号Weil码，则通过对生成的Weil码进行循环截取得到B1C信号的Weil码，B1C信号的码长为10230，可通过对码长为10243的Weil码截取获得。
优选地，每个所述Weil码对应两个所述Legendre序列，两个所述Legendre序列分别为第一Legendre序列和第二Legendre序列，所述每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列，根据读取的所述Legendre序列进行运算的具体实现为：
每次读取所述Legendre序列时，对于任意一个所述通道，连续两次分别读取与所述通道对应的所述第一Legendre序列和所述第二Legendre序列。
对所述第一Legendre序列和所述第二Legendre序列进行异或运算，获得所述通道的所述Weil码。
优选地，在所述根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码的步骤之后，所述方法还包括如下步骤：
将各个所述通道的所述Weil码分别根据对应的通道进行输出。
具体地，可一次输出1bit的Weil码，也可一次输出W bit的Weil码，输出的通道数与读取Legendre序列时的通道数一致。
如图3所示，本发明实施例提供的一种Weil码生成装置，包括：
控制模块，用于分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址。
读取模块，用于根据所述存储地址连续多次从存储有所述Legendre序列的存储装置中读取对应的所述Legendre序列，每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列。
计算模块，用于根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码。
优选地，所述计算模块具体用于：
对于每次读取的与各个所述通道对应的所述Legendre序列，采用分时复用的方法，依次根据各个所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的所述Weil码。
对于连续多次读取的且与同一所述通道对应的所述Legendre序列，采用流水线运算方法，依次根据各个所述Legendre序列进行运算，得到所述通道的连续的所述Weil码。
优选地，如图4所示，所述Weil码生成装置还包括输出模块，所述输出模块用于：
将各个所述通道的所述Weil码分别根据对应的通道进行输出。
本发明另一实施例提供的一种weil码生成装置包括存储器和处理器，所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的Weil码生成方法。该Weil码生成装置可为SoC(System-on-a-Chip)芯片或FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)原型验证芯片。
对于采用SoC芯片，可采用32位总线CPU，存储装置采用ROM存储器，最多可通过16个通道同时生成Weil码来对多个卫星导航信号进行实时捕获和追踪。
对于FPGA原型验证芯片，可采用32位总线CPU，存储装置采用RAM存储器。
采用上述两种芯片的接收机对L1C信号或B1C信号进行捕获和追踪时，性能稳定、功耗低、灵敏度高，捕获灵敏度约为-142dBm，追踪灵敏度约为-160dBm。
本发明另一实施例提供的一种计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的weil码生成方法。
上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Weil码生成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址；
根据所述存储地址连续多次从存储有所述Legendre序列的存储装置中读取对应的所述Legendre序列，每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列；
根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码。
2.根据权利要求1所述的Weil码生成方法，其特征在于，所述分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址具体包括如下步骤：
根据待生成的所述Weil码确定与所述Weil码对应的所述Legendre序列的偏移地址；
将所述偏移地址与所述Legendre序列的初始地址相加，获得所述Legendre序列的所述存储地址。
3.根据权利要求1所述的Weil码生成方法，其特征在于，所述每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列的具体实现为：
对于任意一个所述通道，每次从所述存储装置中读取K比特的且与所述通道对应的所述Legendre序列，K小于或等于所述存储装置的带宽。
4.根据权利要求1至3任一项所述的Weil码生成方法，其特征在于，所述根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码具体包括如下步骤:
对于每次读取的与各个所述通道对应的所述Legendre序列，采用分时复用的方法，依次根据各个所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的所述Weil码；
对于连续多次读取的且与同一所述通道对应的所述Legendre序列，采用流水线运算方法，依次根据各个所述Legendre序列进行运算，得到所述通道的连续的所述Weil码。
5.根据权利要求4所述的Weil码生成方法，其特征在于，每个所述Weil码对应两个所述Legendre序列，两个所述Legendre序列分别为第一Legendre序列和第二Legendre序列，所述每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列，根据读取的所述Legendre序列进行运算的具体实现为：
每次读取所述Legedre序列时，对于任意一个所述通道，连续两次分别读取与所述通道对应的所述第一Legendre序列和所述第二Legendre序列；
对所述第一Legendre序列和所述第二Legendre序列进行异或运算，获得所述通道的所述Weil码。
6.根据权利要求1所述的Weil码生成方法，其特征在于，在所述根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码的步骤之后，所述方法还包括如下步骤：
将各个所述通道的所述Weil码分别根据对应的通道进行输出。
7.一种Weil码生成装置，其特征在于，包括：
控制模块，用于分别确定各个通道待生成的Weil码对应的Legendre序列的存储地址；
读取模块，用于根据所述存储地址连续多次从存储有所述Legendre序列的存储装置中读取对应的所述Legendre序列，每次读取时，依次读取与各个所述通道对应的所述Legendre序列；
计算模块，用于根据读取的所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的连续的所述Weil码。
8.根据权利要求7所述的Weil码生成装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：
对于每次读取的与各个所述通道对应的所述Legendre序列，采用分时复用的方法，依次根据各个所述Legendre序列进行运算，获得各个所述通道的所述Weil码；
对于连续多次读取的且与同一所述通道对应的所述Legendre序列，采用流水线运算方法，依次根据各个所述Legendre序列进行运算，得到所述通道的连续的所述Weil码。
9.一种weil码生成装置，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至6任一项所述的Weil码生成方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6任一项所述的weil码生成方法。
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