[發(fā)明專利]一種二進制偏移載波射頻導(dǎo)航信號跟蹤方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410707064.5
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104849732A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文山;邊朗;蒙艷松;王磊;蘇哲
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種導(dǎo)航信號跟蹤方法，特別是一種二進制偏移載波射頻導(dǎo)航信號跟蹤方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著GPS、Galileo、GLONASS和北斗導(dǎo)航發(fā)展，產(chǎn)生了新型信號調(diào)制方式，即BOC(二進制載波調(diào)制)。新型BOC信號具有裂變的頻譜，改變相應(yīng)的參數(shù)可以改變導(dǎo)航信號頻譜在中心頻點左右位置；BOC信號具有多峰和窄相關(guān)峰特性，窄相關(guān)峰提高了信號的跟蹤精度和抗干擾能力，而多峰特性給信號的正確捕獲、跟蹤提出一定挑戰(zhàn)。

目前針對BOC信號的多峰特性，國內(nèi)外學(xué)者提出了很多改進方法。Fishman提出的雙邊帶捕獲算法，將BOC信號看成是兩個邊帶的BPSK(m)的和，通過前端濾波器濾波后進行BPSK處理。其缺點包括：

a)增加前端濾波器，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度；

b)兩個濾波器不一致也會帶來誤差；

c)BPSK的處理方法對信號的跟蹤精度也有一定的影響。

Martin提出的BPSK_LIKE的捕獲跟蹤方法是將BOC(n,m)的信號與頻率為FC-FS和FC+FS的兩個載波相乘后與本地偽碼相關(guān)，實現(xiàn)過程非常簡單，其自相關(guān)函數(shù)與BPSK非常的相似。BPSK_LIKE能很好的解決多峰問題，缺點是跟蹤精度比BOC窄相關(guān)峰的跟蹤精度差很多，對于BOC(1,1)其跟蹤精度是正常BOC窄相關(guān)峰跟蹤精度一半。

Olivier?Julien在其博士論文中提出了ASPeCT相關(guān)方法，該方法采用BOC調(diào)制信號自相關(guān)函數(shù)與偽碼和BOC調(diào)制信號的互相關(guān)函數(shù)兩種相關(guān)函數(shù)相減，消除BOC調(diào)制信號自相關(guān)函數(shù)的邊鋒。該方法缺點只適用于副載波和偽碼速率相同的調(diào)制信號。

北京航空航天大學(xué)的楊再秀、耿生群等發(fā)表的BOC跟蹤專利方法采用三環(huán)跟蹤方法，將偽碼、副載波和載波采用三個環(huán)路分別進行跟蹤，其中將副載波當(dāng)作碼環(huán)進行跟蹤。該方法很好的解決了多峰的問題，該方法缺點結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且多一個副載波跟蹤環(huán)路，資源占用量大。

在國內(nèi)的一些文獻中提出子載波消除法。利用估計載波的方法來估計子載波，從而消除相關(guān)性，針對子載波產(chǎn)生一個同相分量和正交分量(將子載波偏移周期)，相當(dāng)于將信號在“子載波空間“中再次正交分解。具體做法是：首先根據(jù)載波產(chǎn)生一個同相分量和正交分量；然后對每一分量進一步分解，即針對子載波再分別產(chǎn)生一組同相/正交分量；將這四個信號分別與接收信號做相干積分后平方相加。最后得到的自相關(guān)函數(shù)具有很好的單峰性。該方法的主要缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要大量的相關(guān)器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種二進制偏移載波射頻導(dǎo)航信號跟蹤方法，結(jié)合了BPSK跟蹤和BOC跟蹤的特點，可以快速、準(zhǔn)確地完成二進制偏移載波射頻導(dǎo)航信號的跟蹤，跟蹤精度高，資源占用小，最大程度上滿足了二進制偏移載波射頻導(dǎo)航信號跟蹤的需求。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種二進制偏移載波射頻導(dǎo)航信號跟蹤方法，步驟如下：

(1)FPGA接收二進制偏移載波射頻導(dǎo)航信號BOC(n,m)，將射頻導(dǎo)航信號BOC(n,m)下變頻到中頻信號后，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣得到中頻為f₀的數(shù)字導(dǎo)航信號BOC_IF(n,m)；

(2)FPGA通過碼數(shù)字頻率合成器生成本地BPSK擴頻碼Code_bpsk_local，所述本地BPSK擴頻碼的碼速率為f_c＝m*1.023MHz；BPSK擴頻碼的頻率控制字其中N為碼數(shù)字頻率合成器中相位累加器的位寬，f_clk為FPGA的工作主鐘頻率，將化簡為沒有最小公約數(shù)的分?jǐn)?shù)形式后，將數(shù)字頻率合成器的相位累加器位寬拓展為N'，所述N'等于N+m'-1；

(3)根據(jù)步驟(2)中本地BPSK擴頻碼變化的相位累加器生成本地副載波Code_{deputy_carr}_local，所述本地副載波碼速率為f_c′＝n*1.023MHz；

(4)調(diào)整本地BPSK擴頻碼與本地副載波，使得在本地擴頻碼由0跳變到1的翻轉(zhuǎn)時刻與本地副載波由0跳變到1的翻轉(zhuǎn)時刻對齊；