[發明專利]一種基于悲觀計數器的衛星導航環路參數設置裝置及方法

有效

• 申請號: 201611213251.3
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN107329155B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 劉蓉杰;蔣云翔;鄭彬;向為;王文藝;易文鑫;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: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37
• 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

本發明公開了一種基于悲觀計數器的衛星導航環路參數設置裝置及方法,利用悲觀計數器的計數值作為輸入，用于調整環路的參數，其實現過程簡單方便，不會增加任何的復雜度，非常適合工程實現和應用。

技術領域

本發明涉及高精度衛星導航接收機，特別是一種基于悲觀計數器的衛星導航環路參數設置裝置及方法。

背景技術

相位鎖定環路(鎖相環，PLL)是以鎖定輸入載波信號的相位為目標的一種載波環實現形式。鎖相環是衛星導航接收機中必不可缺的部分。數字鎖相環由鑒相器，環路濾波器和數字振蕩器三個部分組成。其中，環路濾波器的參數設置是整個鎖相環是否能夠精確鎖定的關鍵。環路噪聲帶寬，環路階數，以及環路系數的設計是環路濾波器參數設置的三個關鍵環節。傳統三階環路濾波器模型如圖1所示，K₁，K₂和K₃為環路濾波器參數，其取值取決于環路噪聲帶寬。而環路噪聲帶寬的取值必須在低噪聲和高動態之間做出平衡和選擇，因而，自適應的環路噪聲帶寬是能隨著用戶動態應力的強弱不同而實時地、自適應地得到調整。與此同時，環路的階數和環路系數的設計也隨之調整。

比較常見的自適應環路參數設置為將基于卡爾曼濾波的自適應環路參數設置方法。卡爾曼濾波技術以環路鑒相器的輸出作為測量值輸入，以相位差異、多普勒頻移和多普勒頻移變化率作為被估算的濾波狀態變量，并用狀態方程將這三個變量聯系起來。根據測量輸入值的噪聲情況，卡爾曼濾波器可以自動地調節測量值在濾波結果中的權重或者增益，進而得到一個低噪的濾波結果。然而，基于卡爾曼濾波技術的自適應環路參數調整方法實現過程比較復雜，對于卡爾曼濾波器的參數也需要不斷地調整，不適合工程實現。

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，提供一種基于悲觀計數器的衛星導航環路參數設置裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于悲觀計數器的衛星導航環路參數設置裝置，包括：

鑒相器，鑒相器的輸入為基帶信號的能量；

悲/樂觀計數器：用于接收鑒相器的輸出信號，若鑒相器輸出信號的值小于0.7，悲觀計數器清零，樂觀計數器加1；若鑒相器輸出信號的值大于0.7，悲觀計數器加1，樂觀計數器清零；

環路濾波器：用于利用悲觀計數器的值計算環路參數，并在計算好環路參數后，接收所述鑒相器的輸出信號，對鑒相器的輸出信號、環路參數、悲觀計數器的值進行運算處理，得到需要調整的頻率改變量，并送入數字振蕩器；其中，本發明考慮三階環路的自適應參數調整，而加速度估計器為第三階環路，速度估計器為第二階環路，比例支路為第一階環路，T代表環路相干積分時間長度；

數字振蕩器：用于輸出調整后的本振頻率。

所述環形濾波器包括加速度估計器、速度估計器、比例支路。

所述加速度估計器系數表達式K₃的表達式為：其中MAX_D為悲觀計數器的最大值，B_n為初始噪聲帶寬；K₃的初始值為

所述速度估計器系數表達式K₂的表達式為K₂的初始值為：

所述比例支路系數表達式為K₁的初始值為：

環路失鎖狀態下，設置初始噪聲帶寬為B_n＝110Hz；環路鎖定狀態下，設置初始噪聲帶寬為B_n＝25Hz。