[發明專利]一種GPSL5信號的接收裝置及方法

在審

• 申請號: 201611206037.5
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106814374A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 蔣云翔;鄭彬;劉蓉杰;向為;易文鑫;王文藝;朱增賢;張寧波;楊麗莎
• 申請（專利權）人: 湖南北云科技有限公司
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/30
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 陳介雨

技術領域

本發明涉及高精度衛星導航接收機，特別是一種GPS L5信號的接收裝置及方法。

背景技術

目前，在衛星導航接收機中，普遍需要接收GPS的L1CA和L2C兩個信號。L1CA和L2C信號的擴頻頻率均為1.023MHz，單點單頻的偽距定位精度為300米以內。2013年，美國GPS官方發布了L5信號的接口標準，L5信號的擴頻頻率為10.23MHz，所對應的單點單頻偽距定位精度為30米內，比L1CA和L2C信號偽距定位精度高出十倍。因此，利用L5信號是高精度單點定位的重要手段和方式。

目前GPS多頻信號接收機采用的是直接捕獲L5信號，然后同時跟蹤導頻通道的方法。這種方法需要在捕獲階段產生至少10230個相關通道，利用遍歷的方式對比所有碼相位下的相干積分值，進而判決當前是否存在L5信號。該方法比L1信號的捕獲方法的復雜度和占用的存儲空間要高10倍以上。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種GPS L5信號的接收裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種GPS L5信號的接收裝置，包括：

天線：用于接收空間輻射的衛星信號；

L1CA射頻通道：用于將衛星信號的L1CA信號從射頻變換到中頻；

L5射頻通道：用于將衛星信號的L5信號從射頻變換到中頻；

L1CA捕獲模塊：用于對中頻L1CA信號進行捕獲，得到多普勒和碼相位；

跟蹤模塊：用于對捕獲的中頻L1CA信號進行跟蹤、位同步、幀同步以及電文譯碼；對中頻L5信號進行導頻通道跟蹤，輸出L1CA信號的偽距、導航電文以及L5信號偽距；

定位解算模塊：用于利用跟蹤模塊輸出的L1CA信號的偽距、導航電文以及L5信號偽距進行雙頻定位解算，得到接收機位置。

本發明還提供了一種GPS L5信號的接收方法，包括以下步驟：

1)通過射頻通道分別將L1CA和L5的射頻信號下變頻到中頻信號；

2)利用捕獲模塊對L1CA信號進行捕獲，得到L1CA信號的碼相位和多普勒；

3)對L1CA信號進行位同步和幀同步，找到L1CA信號數據幀頭位置；

4)生成L5信號的本地偽碼，等待L5信號啟動跟蹤；

5)在L1CA信號幀頭到來時刻，啟動L5信號通道，進行同步數據接收；

6)在L1CA信號被跟蹤鎖定上以后，啟動L5信號的跟蹤，L5的初始碼相位為跟蹤后L1CA信號的碼相位乘以10減去一個固定值(此固定值由L1CA信號和L5信號的傳輸延遲與硬件電路延遲決定的，在裝置啟動前通過大規模搜索對比的方法找到固定值的準確位置)，L5的多普勒利用L1CA信號捕獲的多普勒；

7)對L1CA信號進行電文譯碼，輸出L1CA信號偽距和導航電文；與此同時，當L5信號被鎖定跟蹤后，判斷鎖定后本地偽碼狀態，以此狀態作為L5信號的偽距輸出。

步驟5)中，在L1CA信號幀頭到來時刻直接啟動L5信號的跟蹤。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：本發明只捕獲GPS L1CA信號，然后利用L1CA信號的捕獲結果直接引導L5信號進入跟蹤，省掉了L5CA信號的捕獲，從而降低了捕獲模塊的實現復雜度和存儲空間。在L5的跟蹤階段，只跟蹤導頻通道，去掉電文處理環節，從而大幅降低跟蹤階段的實現復雜度。

附圖說明

圖1為本發明裝置結構圖；

圖2為本發明裝置的工作原理圖；

圖3為L5信號的生成原理圖；

圖4為本地偽碼生成原理圖。

具體實施方式

本發明的裝置結構如圖1所示。

整個裝置包括：天線、L1CA射頻通道、L5射頻通道、L1CA捕獲模塊、跟蹤模塊以及定位解算模塊。天線與L1CA射頻通道以及L5射頻通道連接，L1CA射頻通道與L1CA捕獲模塊連接，L1CA捕獲模塊以及L5射頻通道與跟蹤模塊連接，跟蹤模塊與定位解算模塊連接。

本發明裝置的工作原理如圖2所示：