[發明專利]伽利略系統基帶信號處理方法和系統

有效

• 申請號: 200910076625.5
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101464507A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 楊樂;陳杰;王云
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01S1/04
• 分類號: G01S1/04;G01S5/14
• 代理公司: 北京市德權律師事務所
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及一種對伽利略L1波段的衛星信號接收器進行基帶信號處理的方法和系統。

背景技術

伽利略系統是歐盟發起的由多個國家合作研發和維護的衛星導航系統，與美國的全球定位系統(GPS)相互兼容，并提供比GPS更為廣泛和優良的服務。伽利略系統主要提供開放服務(OS)、生命安全服務(SOL)、商用服務(CS)和公共管制服務(PRS)。伽利略衛星使用三種載波來發送信號：采用二進制碼偏移(BOC)(1，1)調制方式的1575.42MHz的L1載波，采用二進制相移鍵控(BPSK)調制方式的1278.75MHz的L6載波，和采用輪換二進制碼偏移(AltBOC)(15，10)調制方式的1191.795MHz的L5載波。

標準的線性偏移載波(LOC)通過正弦波sin(ω₀t)來調制時域信號，該正弦波將信號偏移至上邊帶和相應的下邊帶。BOC調制利用方波或sign(sin(ω₀t))完成頻率偏移，且一般表示為BOC(fs，fc)，其中fs是子載波頻率，fc是擴頻碼的切分頻率。為了清晰，表達式中通常省略因子1.023MHz，因而BOC(1.023MHz，1.023MHz)調制表示為BOC(1，1)。

伽利略系統L1波段信號包含兩個信號通道：數據導航通道和導頻通道，這兩個通道使用不同的擴頻碼，其中，導航通道的擴頻碼是長度為4092、周期重復的偽隨機(PRN)序列，導頻通道的擴頻碼是長度為8184，周期重復的偽隨機(PRN)序列，擴頻碼中的1和0被稱為“碼片(code?chip)”。每個伽利略衛星使用自己獨有的擴頻碼。伽利略接收機可以通過確定信號中的PRN碼而確定相應的衛星。在數據通道上調制的是導航數據，用于計算衛星的發射時間、狀況、軌道仰角等等；而在導頻通道上調制的是二次碼，二次碼是序列長度為25、周期重復的固定序列，其主要作用是延長相干累加時間并提高跟蹤靈敏度。

伽利略接收器計算出衛星發出信號時間與接收器接收信號時間之間的差值，然后根據相關的時間差計算其與衛星之間的距離，即“偽距(pseudo?range)”。接收器利用與至少四顆衛星之間的偽距來確定其全球定位。

為了確定上述時間差，伽利略接收器通過將各擴頻碼中的碼片對齊，使本地產生的擴頻碼與收到信號中的擴頻碼同步。通過對導頻通道中的二次碼解擴，使得擴頻碼同步和載波同步更加精準。然后，伽利略接收器根據衛星中的電文以及接收信號時碼片的位置計算出衛星發射信號的時間。虛擬本地時間，按照兩時間的差值計算出相關偽距。本地擴頻碼與輸入信號隨機碼的相位誤差越小，則伽利略接收機測定偽距越準確，定位精度越高。

基帶信號處理過程分為兩個階段，信號的捕獲階段和跟蹤階段。在捕獲階段，利用本地產生的偽隨機序列與輸入的偽隨機序列進行相關操作，當所得到的相關峰值超過設定門限時認為信號捕獲成功。信號捕獲成功之后轉入信號跟蹤階段，信號跟蹤包括擴頻碼跟蹤和載波跟蹤。

擴頻碼跟蹤利用超前滯后門進行測量。測量所接收信號PRN碼和本地產生PRN碼的超前版本相關值與所接收信號PRN碼與本地產生PRN碼的滯后版本相關值之差。然后將超前滯后差的測量結果應用在延時鎖定回路(DLL)中，該延時鎖定回路產生與接收PRN碼和本地PRN碼之間的失準成比例的誤差信號。所述誤差信號用于控制PRN碼發生器調整本地PRN碼的產生，使DLL信號最小化。

載波跟蹤利用接收信號PRN碼和本地PRN碼的準時版本相關值來測量衛星載波和本地載波之間的相位差。所述誤差信號用于控制載波信號發生器調整本地載波信號的產生，使衛星載波和本地載波之間的相位差最小化。

現有技術存在的問題在于，基帶信號處理的精度較低，而且處理裝置的結構復雜。

發明內容

本發明提供一種用于伽利略導航接收機L1波段基帶信號處理方法，其基帶信號處理精度較高，所述方法包括以下步驟：

A、捕獲衛星信號，對所述衛星信號進行下變頻，獲得采樣信號；

B、根據所述采樣信號和本地產生的本地碼信號進行計算；

C、當所有碼信號的計算完畢且累加次數達到設定值時，如果計算結果不超過門限值，則返回步驟A；否則，執行以下步驟；

D、跟蹤所述衛星信號；

步驟D可包括：

D1、所述采樣信號經過所述下變頻和濾波后得到上邊帶的同向信號和正交信號以及下邊帶的同向信號和正交信號；