[發明專利]GNSS信號自適應快速牽引方法

有效

• 申請號: 201210074438.5
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN103323863A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 楊穎;陳杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本申請涉及衛星定位與導航通信領域，特別涉及一種GNSS信號自適應快速牽引方法。

背景技術

全球衛星定位與導航系統(GNSS)，例如GPS系統、Galileo系統、北斗系統，通常包括一組發送GNSS信號的一個衛星星座，該GNSS信號能被接收機用來確定該接收機的位置。衛星軌道被安排在多個平面內，以便在地球上任何位置都能從至少四顆衛星接收該種信號。每一顆GNSS衛星所傳送的GNSS信號都是直接序列擴頻信號。每一顆衛星發射不同的PRN(Pseudo?Random?Noise，偽隨機噪聲)碼，使得信號能夠從幾顆衛星同時發送，并由一接收機同時接收，相互間幾乎無干擾。術語“衛星星號”和這個PRN碼相關，可以用以標示不同的GNSS衛星。

GPS利用到達時間(TOA)測距原理來確定用戶的位置，這種原理需要測量信號從衛星發出至到達用戶接收機所經歷的時間。為此，GPS接收機必須首先復現將被捕獲的衛星所發射的PRN碼，然后移動這個復現碼的相位，直到與衛星的PRN碼發生相關為止。當接收機復現碼的相位與輸入的衛星碼相位相匹配時，有最大的相關。接收機首先搜索所希望衛星的相位，然后調節其復現碼發生器的標稱擴頻碼碼片速率，從而實現對衛星碼狀態的跟蹤。碼相關過程通過將移相的復現碼與輸入的衛星碼實時相乘，然后進行積分和清零處理來實現。GPS接收機的目標是使其復現碼發生器的瞬時相位與所希望衛星的碼相位保持最大的相關。

捕獲實現對載波頻率和偽碼相位的粗略估計，跟蹤實現對載波頻率/相位和偽碼頻率/相位的精細跟隨，在捕獲與跟蹤之間的過渡階段稱為牽引階段，該階段接收來自捕獲的粗略載波頻率和偽碼相位，通過環路對本地載波數字振蕩器(載波NCO)和本地偽碼數字振蕩器(碼NCO)的調整，實現對載波頻率/相位和偽碼頻率/相位的準確估計，然后轉入跟蹤狀態進行解調和定位處理。

目前，衛星信號的牽引方案基本可總結為：以捕獲到的載波頻率和偽碼相位為初始值，啟動鎖相環(或者鎖頻環與鎖相環)和碼環進行信號牽引，在規定的時間之后，再進行規定時間的比特同步操作，比特同步完成后，轉入跟蹤階段。

這種傳統方案存在如下不足：1、固定牽引時間和比特同步時間，導致平均牽引時間長，不利于首次定位時間(TTFF)的減小。2、以捕獲的粗略載波頻率為初始值，存在當頻率估計過于粗略時，環路無法成功閉合的風險。3、缺乏比特同步驗證機制，如果比特同步錯誤，將導致發射時間毫秒量級的誤差，無法使用該衛星進行結算，浪費資源。4、牽引結束時方才得到比特同步位置，導致轉入跟蹤的瞬間，載波相位和偽碼相位的鎖定受到比特反轉的影響，此時立即解調和定位，會影響解調誤碼率(BER)和定位準確度。

發明內容

本申請所要解決的技術問題是提供一種能夠實現快速、準確牽引，能夠在牽引的最后階段消除比特反轉對載波相位和偽碼相位跟蹤的影響，并且能夠減小比特同步錯誤的概率的GNSS信號自適應快速牽引方法。

為解決上述技術問題，本申請提供了一種GNSS信號自適應快速牽引方法，包括：

根據牽引使能信號的狀態進行載波頻率、相位跟蹤、偽碼相位跟蹤以及比特同步；

在比特同步時間達到預設值時，進行比特同步次數計數器的調整，在能量直方圖中尋找最大值和最小值的位置；

根據最大值位置、最小值位置和所述比特同步次數計數器判斷是否比特同步失敗以及牽引失敗。

本申請提供的GNSS信號自適應快速牽引方法，利用捕獲給出的能量信息，針對強弱信號自適應的選取不同的環路參數和比特同步時間，達到強信號快速牽引，弱信號保證牽引成功率的目的；然后，為比特同步設置了嚴格的判定機制，大幅減小了比特同步錯誤的概率，同時設計了牽引退出機制，避免長時間滯留在該階段；此外牽引的最后階段消除了比特反轉對載波相位和偽碼相位跟蹤的影響，轉入跟蹤的瞬間即可進行解調和定位操作。

附圖說明

圖1為本申請實施例提供的典型的GNSS接收機結構框圖。

圖2為本申請實施例提供的典型的GNSS接收機基帶信號處理流程圖。

圖3為本申請實施例提供的傳統的GNSS接收機牽引方法流程圖。

圖4為本申請實施例提供的GNSS信號自適應快速牽引方法流程圖。

具體實施方式