[發(fā)明專利]GNSS信號跟蹤方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611159780.X
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN108226967B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張娣;蔣冶;殳南;楊睿
• 申請（專利權(quán)）人: 展訊通信（上海）有限公司
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發(fā)明提供一種GNSS信號跟蹤方法及裝置。所述方法包括：分別對各個(gè)跟蹤通道的不同衛(wèi)星所產(chǎn)生的中頻數(shù)字信號經(jīng)過非相干累積后得到的同相分量和正交分量進(jìn)行進(jìn)一步的能量累積，得到同相分量累積結(jié)果和正交分量累積結(jié)果；對所述同相分量累積結(jié)果和正交分量累積結(jié)果利用鑒別器進(jìn)行處理，得到鑒別誤差；對所述鑒別誤差利用環(huán)路濾波器進(jìn)行環(huán)路濾波，得到誤差信號；利用所述誤差信號對所述各個(gè)跟蹤通道進(jìn)行統(tǒng)一更新。本發(fā)明能夠通過累加多顆不同衛(wèi)星的信號能量，來進(jìn)一步提高信號增益，從而提高GNSS信號跟蹤的靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GNSS信號跟蹤方法及裝置。

背景技術(shù)

最常見的GNSS(Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))接收機(jī)驗(yàn)證指標(biāo)包括TTFF(Time To First Fix，首次定位時(shí)間)、接收機(jī)靈敏度和定位準(zhǔn)確度，靈敏度指標(biāo)是各個(gè)GNSS接收機(jī)最為重要的性能指標(biāo)之一。對于GNSS系統(tǒng)而言，靈敏度指標(biāo)又包括多個(gè)場景下的指標(biāo)，分別為：跟蹤靈敏度、冷/熱/溫啟動捕獲靈敏度。GNSS接收機(jī)首先完成對衛(wèi)星信號的捕獲，完成GNSS接收機(jī)在冷/熱/溫啟動模式下所需要的最低信號強(qiáng)度為冷/熱/溫啟動捕獲靈敏度；在捕獲之后能夠維持對衛(wèi)星信號跟蹤所需要的最低信號強(qiáng)度為跟蹤靈敏度。

隨著GNSS應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，對GNSS接收機(jī)的靈敏度要求也越來越高，高靈敏度的接收機(jī)性能可以使接收機(jī)在衛(wèi)星信號很弱的情況下仍然能夠?qū)崿F(xiàn)定位和跟蹤。

GNSS接收機(jī)的靈敏度主要受兩個(gè)部分的限制：接收機(jī)射頻前端電路包括天線部分的設(shè)計(jì)以及接收機(jī)基帶算法的設(shè)計(jì)。其中，接收機(jī)射頻前端電路決定了接收信號到達(dá)基帶部分的信噪比，而基帶算法則決定了信號解調(diào)、捕獲、跟蹤過程中所能容忍的最小信噪比。

在以硬件電路形式實(shí)現(xiàn)的接收機(jī)射頻前端固定的情況下，基帶算法性能基于更加靈活的軟件設(shè)計(jì)且直接影響GNSS信號捕獲、跟蹤以及解調(diào)過程對載噪比的最低要求。以GNSS系統(tǒng)中的GPS(Global Position System，全球定位系統(tǒng))為例，GPS信號是一個(gè)擴(kuò)頻系統(tǒng)，對于GPS系統(tǒng)而言，其擴(kuò)頻碼為碼長1023的Gold碼，碼速率為1.023Mbps，即每1ms為一個(gè)C/A碼周期。因此，現(xiàn)有的接收機(jī)設(shè)計(jì)一般都可以通過加長本地碼和接收信號之間的積分時(shí)間來提高接收信號的信噪比。

其中，積分方式分為相干累積和非相干累積。相干累積是指直接將本地碼和接收信號按位相乘后再累加，而非相干累積則是對相干累積的結(jié)果再進(jìn)行直接相加。相干累積結(jié)果可根據(jù)下述公式進(jìn)行計(jì)算：

其中，Δf為本地載波與輸入信號載波之間的頻率差，單位為Hz(赫茲)；T為相干累積時(shí)間；CN₀為信號到達(dá)基帶時(shí)的載噪比，單位為dB˙Hz；R(τ)為C/A碼的自相關(guān)函數(shù)；為初始相位差；D為信號調(diào)制的導(dǎo)航電文符號，其值為±1；η_I和η_Q分別為I路和Q路的噪聲。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下技術(shù)問題：

由上述公式可知，相干累積結(jié)果和相干累積時(shí)長非常相關(guān)，相干累積時(shí)間越長，對輸進(jìn)信噪比的要求越低，其靈敏度也就越高，但累積時(shí)間過長，由于受頻偏Δf的影響，上式中第一項(xiàng)值也就越小，又會降低靈敏度。非相干累積結(jié)果為Σ(I_i²+Q_i²)，通過上述公式還可以看出，當(dāng)非相干累積時(shí)，由于η_I和η_Q的存在，其信噪比會比相干累積有所降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的GNSS信號跟蹤方法及裝置，能夠通過累加多顆不同衛(wèi)星的信號能量，來進(jìn)一步提高信號增益，從而提高GNSS信號跟蹤的靈敏度。

第一方面，本發(fā)明提供一種GNSS信號跟蹤方法，包括：