[發明專利]一種GNSS接收機的動態校正算法

無效

• 申請號: 201410064414.0
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103809192A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 高法欽
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于導航定位技術領域，具體涉及一種GNSS接收機的動態校正算法。

背景技術

衛星導航定位系統（GNSS）是一種以衛星為基礎的無線電導航系統，能為陸、海、空的各類載體提供全天候、不間斷、高精度、實時導航定位服務，已經應用于國民經濟與日常生活的各個領域，如地面交通監管、飛機與船舶導航、精密受時、大地測量等。目前，全球范圍內研發最早、應用最早的衛星定位系統GPS系統在我國已得到廣泛應用，我國也參與了將于近兩年建成的Galileo（伽利略）系統的建設，并正在自主研發全球衛星定位系統Compass（北斗二代），該系統2012年底已經在我國及其周邊地區提供定位服務。因此，研究衛星導航及其接收機技術必將成為國內未來一段時間內的研究重點。

GNSS信號到達地面接收機時已相當微弱，比接收機內部熱噪聲低20～30dB，而且，多數接收機應用時一般處于運動狀態。因此，要提高弱信號環境下捕獲靈敏度，主要方法是增加相干累加時間，如全比特算法以及David?M?Lin等在2000年提出的二倍分組塊補零（Double?Block?Zero?Padding，DBZP）的GPS信號高靈敏度捕獲算法，累加時間超過了導航電文比特長度的限制；但高動態會引起相干累加損耗，累加時間較長時，必須考慮運動的影響：當存在速度及加速度時，偽碼相關峰會隨著累加時間的變化而移動，形成所謂的距離走動和彎曲；此外利用快速傅氏變換做循環卷積時存在相關功率損失，當接收機和GNSS衛星相對速度較大時，接收機接收的GNSS信號將產生較大的多普勒頻移，當多普勒頻移較大且積累時間較長時，將造成碼片速率發生較大變化，對碼周期產生較大影響，從而會引起相干累加損耗，造成偽碼相關峰的包絡展寬、峰值降低。因此，當累加時間較長時，必須考慮動態的影響，需進行動態校正以克服這一問題。

針對動態校正算法，目前已經出現許多研究成果，如互相關法、譜峰跟蹤法以及Yang?J?G、Huang?X?T等在2011年提出的使用Keystone變換校正距離彎曲的方法，但這些方法都只能用于高信噪比場合，在低信噪比情況下效果不好。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種GNSS接收機的動態校正算法，能夠克服弱信號環境下接收機運動對GNSS信號捕獲的影響，補償運動引起的相干累加損耗、偽碼相關峰的包絡展寬和峰值降低值，提高弱信號高動態應用環境下GNSS接收機捕獲和跟蹤電路的性能；當信噪比較低、并且接收機處于運動狀態時，使用本發明動態校正算法的GNSS接收機也可穩定的給出定位結果。

本發明是在DBZP算法的基礎上進行改進，在相干累加之前加入動態校正環節。

一種GNSS接收機的動態校正算法，包括如下步驟：

（1）對DBZP輸出矩陣進行相關運算，得到相關器輸出矩陣ψ_n；

（2）對相關器輸出矩陣ψ_n做行DFT變換(離散傅里葉變換)，得到對應的功率譜P_s(l,k)；

（3）分析功率譜P_s(l,k)的相位θ_k，并對其進行Keystone變換得到相位以消除相位θ_k中的距離走動項；

（4）構造相位補償函數以消除相位中的距離彎曲項，得到相位δ_k；

（5）使相位δ_k替換相位θ_k代入功率譜P_s(l,k)中，并對新的功率譜進行DFT反變換，得到動態校正后的相關器輸出矩陣進而對該相關器輸出矩陣做列FFT變換(快速傅里葉變換)，即可得到相干累加輸出。

所述的相關器輸出矩陣ψ_n的表達式如下：