[發(fā)明專利]GPS接收機(jī)及判斷GPS接收機(jī)跟蹤環(huán)路狀態(tài)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310198812.7
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN104181558A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高科;唐德宇;盧勝洪
• 申請（專利權(quán)）人: 凹凸電子(武漢)有限公司
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種GPS接收機(jī)及處理GPS信號的方法，特別是涉及一種可以提供GPS信號強(qiáng)度估算的GPS接收機(jī)及判斷GPS接收機(jī)跟蹤環(huán)路狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)

GPS信號是由GPS衛(wèi)星在L1或L2頻率發(fā)送的擴(kuò)頻信號。民用GPS接收機(jī)通常使用L1頻率（1575.42MHZ）。L1載波上發(fā)送的幾個信號為：粗捕獲碼（C/A碼）、P碼和導(dǎo)航數(shù)據(jù)。衛(wèi)星軌道的詳細(xì)數(shù)據(jù)包含在導(dǎo)航數(shù)據(jù)中。C/A碼是一種偽隨機(jī)噪聲碼（PRN碼），主要用于民用接收機(jī)中的定位用途。每個衛(wèi)星都有唯一的一個C/A碼，并且反復(fù)循環(huán)該C/A碼。C/A碼是一個0和1（二進(jìn)制）序列。每個0或1被認(rèn)為是一個“碼片”。C/A碼有1023碼片長，并以每秒1.023兆碼片的速率發(fā)送，即C/A碼的一個周期持續(xù)1毫秒。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)為“碼片”是數(shù)據(jù)長度或時間長度的單元。導(dǎo)航數(shù)據(jù)也是一個0和1（二進(jìn)制）序列，并以每秒50比特的速率發(fā)送。

為實現(xiàn)定位，GPS接收機(jī)需要捕獲來自至少四顆衛(wèi)星的GPS信號，解調(diào)出四個GPS信號的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。來自不同衛(wèi)星的GPS信號通過不同的通道傳播。通常，GPS接收機(jī)處理來自幾個通道的GPS信號。每個GPS信號都具有不同起始時間的C/A碼和不同的多普勒頻移。因此，為搜索某個衛(wèi)星信號，GPS接收機(jī)通常進(jìn)行二維搜尋，在每個可能的頻率上對每個起始時間不同的C/A碼進(jìn)行搜索。GPS接收機(jī)包括天線、射頻前端以及基帶信號處理單元。GPS衛(wèi)星發(fā)射的GPS信號由天線接收后傳送給射頻前端。射頻前端將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為具有期望輸出頻率的信號，并以預(yù)定采樣頻率將轉(zhuǎn)換的信號數(shù)字化。經(jīng)轉(zhuǎn)換并且數(shù)字化的信號被認(rèn)為是中頻信號。接著，該中頻信號傳送到基帶信號處理單元的捕獲模塊。在捕獲模塊，通過中頻信號和本地C/A碼以及本地載波進(jìn)行的相關(guān)運算來搜索C/A碼的起始點以及載波的頻率，特別是GPS信號的多普勒頻移。如果搜索模塊確認(rèn)捕獲到GPS信號，例如載波的頻率誤差在1Hz以內(nèi)，C/A碼相位誤差為1/2碼片，基帶信號處理單元的跟蹤模塊則進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，使本地C/A碼和本地載波跟蹤GPS信號中的C/A碼和載波的變化，從而獲取精確的C/A碼相移和多普勒頻移。跟蹤模塊包括載波跟蹤環(huán)和C/A碼跟蹤環(huán)，分別對GPS信號中的載波和C/A碼進(jìn)行實時跟蹤，以解調(diào)出GPS信號中包含的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

由于各種干擾，從天線接收下來的射頻信號包括有用信號和噪聲。有用信號是從GPS衛(wèi)星向接收機(jī)發(fā)送的GPS信號，以有助于接收機(jī)完成定位等功能。

跟蹤環(huán)路在對GPS信號進(jìn)行跟蹤的過程中，由于各種因素（如噪聲）的影響而有可能導(dǎo)致跟蹤環(huán)路失鎖，無法繼續(xù)跟蹤GPS信號。因此，需要判斷跟蹤環(huán)路的狀態(tài)，即判定跟蹤環(huán)路是處于鎖定模式還是失鎖模式，以便對跟蹤環(huán)路進(jìn)行及時的調(diào)整。如果跟蹤環(huán)路處于鎖定模式，則可以利用跟蹤到的GPS信號，獲得GPS接收機(jī)的當(dāng)前位置和速度等信息；若跟蹤環(huán)路失鎖，則需要對GPS信號進(jìn)行重新捕獲和跟蹤。因此，GPS接收機(jī)需要對GPS信號的強(qiáng)度進(jìn)行估計，并基于GPS信號強(qiáng)度的估計值判斷跟蹤環(huán)路是否失鎖并調(diào)整跟蹤環(huán)路的參數(shù)。

信號的強(qiáng)度在一種方式下可以用信噪比（SNR）來表示，信噪比是指有用信號的功率除以噪聲的功率，一般用分貝作為單位。通常來說，當(dāng)信噪比較高時，表示GPS信號較強(qiáng)，此時接收機(jī)應(yīng)該是位于室外及天空開闊度較佳的環(huán)境下，跟蹤環(huán)路處于鎖定模式，多普勒頻移和多普勒頻移的變化率較大。反之，當(dāng)信噪比較低時，表示GPS信號微弱，此時接收機(jī)應(yīng)該是位于室內(nèi)或其他信號屏蔽的環(huán)境下，跟蹤環(huán)路失鎖，多普勒頻移和多普勒頻移的變化率較小。然而，SNR在某些場景并不能反映真實的信號強(qiáng)度和跟蹤環(huán)路的狀態(tài)。例如，在有用信號的功率和噪聲功率都較小的情況下，SNR的值可能很大，造成了GPS信號較強(qiáng)的假象，從而無法有效及時地判斷出跟蹤環(huán)路的失鎖狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種對GPS信號的強(qiáng)度提供估計的方法及GPS接收機(jī)，以基于GPS信號的強(qiáng)度來判斷GPS跟蹤環(huán)路的狀態(tài)，從而提升GPS接收機(jī)判斷跟蹤環(huán)路狀態(tài)的準(zhǔn)確性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種GPS接收機(jī)，所述GPS接收機(jī)接收GPS信號，并將所述GPS信號轉(zhuǎn)換至中頻信號，其中，所述GPS接收機(jī)包括：

跟蹤環(huán)路，用于分別對所述GPS信號的載波和偽隨機(jī)噪聲碼實時跟蹤，以解調(diào)出所述GPS信號中包含的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，所述跟蹤環(huán)路根據(jù)所述中頻信號、本地偽隨機(jī)噪聲碼和本地載波產(chǎn)生同相分量信號和正交分量信號；及