[發(fā)明專利]一種GNSS信號載波跟蹤方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710109579.9
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN108508460B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 吳駿
• 申請（專利權）人: 深圳市中興微電子技術有限公司
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明公開了一種GNSS信號載波跟蹤方法，包括：對解擴復信號進行第一相干累加操作獲得第一相干累加結果，并進行第二相干累加操作獲得第二相干累加結果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前對上一第一相干累加結果按照第一相位間隔進行旋轉，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前對上一第二相干累加結果按照第二相位間隔進行旋轉；確定進行第一相干累加操作的次數(shù)和第二相干累加操作的次數(shù)都達到第一預設值時，將第一相干累加結果設定為第一目標相干累加結果，并將第二相干累加結果設定為第二目標相干累加結果；并根據第一目標相干累加結果和第二目標相干累加結果，調整參考頻率復信號的頻率。本發(fā)明還同時公開了一種GNSS信號載波跟蹤裝置。

技術領域

本發(fā)明涉及一種星基導航技術領域，尤其涉及一種全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS，Global Navigation Satellite System)信號載波跟蹤方法及裝置。

背景技術

目前，大多數(shù)GNSS信號接收機中，都使用GNSS教科書名稱為《GPS原理與應用》(第二版，Elliott D.Kaplan)中所錄入的GNSS信號載波頻率與相位跟蹤裝置，該裝置如圖1所示，它采用鎖相環(huán)(PLL，Phase Locked Loop)與鎖頻環(huán)(FLL，F(xiàn)requency Lock Loop)相結合的方式來完成載波跟蹤，跟蹤靈敏度約為-158dBm。

本質上說，一種可提高GNSS接收機接收信號的靈敏度，尤其是載波跟蹤靈敏度的有效手段，是基于二進制相移鍵控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)的信號頻偏估計的最大似然函數(shù)。而在GNSS接收機工作狀態(tài)中，接收機只能獲取衛(wèi)星發(fā)射信號的中心頻率、擴頻碼相位及速率、調制數(shù)據的碼速率，因此，GNSS接收機中所使用的信號頻偏估計的最大似然函數(shù)是基本遵循未知調制數(shù)據內容的最大似然函數(shù)。

目前，主要使用的頻偏估計方式有如下三種：

第一種方式為：從時域上看，最大似然函數(shù)的結果相當于連續(xù)時域上掃頻操作在掃至某個特定頻點出現(xiàn)能量增益的最大值時，該頻點即為頻偏估計值。出現(xiàn)這種增益大小發(fā)生改變的根本原因是：在特定積分時間內，載波頻偏與積分能量增益之間存在辛格(sinc)函數(shù)衰減的關系。由于在實際使用中，為了進行穩(wěn)定的環(huán)路跟蹤，不可能進行掃頻操作來檢驗sinc函數(shù)衰減，因此，引入三組數(shù)字控制振蕩器(NCO，Numerically ControlledOscillator)來進行頻偏估計，GNSS信號載波頻偏與增益的sinc衰減及左右頻偏鉗位跟蹤的原理如圖2所示。圖3為采用三路變頻器(即三組NCO)方式進行GNSS信號頻率跟蹤的裝置示意圖，參照圖3所示，以20ms相干積分時間為例，將三組NCO頻率置數(shù)分別設置為中心頻率fs、中心頻率左偏10Hz：f_左＝fs-10Hz、以及中心頻率右偏10Hz：f_右＝fs+10Hz。當NCO輸出頻率與實際輸入的載波頻率完全對齊時，左右頻偏的增益差值為0即A_f左-A_f右＝0；當NCO輸出頻率大于實際輸入的載波頻率時，左右頻偏的增益差值大于0即A_f左-A_f右＞0；當NCO輸出頻率小于實際輸入的載波頻率時，左右頻偏的增益差值小于0即A_f左-A_f右＜0，將左右頻偏的增益差值送入環(huán)路濾波器作為鑒頻信號，即可完成頻率跟蹤。

第二種方式為：從頻域上看，載波頻偏的估計相當于對輸入信號進行快速傅氏變換(FFT，F(xiàn)ast Fourier Transformation)后增益最大值所表示的頻點，但是由于FFT變換會帶來頻率估計的模糊，因此，在FFT變換后同樣需要取增益最大值所表示的頻點的左右兩個頻點，并計算左右頻偏的增益差值；圖4為采用FFT方式進行GNSS信號頻率跟蹤的裝置示意圖，參照圖4所示，將20ms相干數(shù)據做8個點的FFT運算，則每個FFT結果覆蓋的頻偏范圍為±25Hz，將左右頻偏的增益差值送入環(huán)路濾波器作為鑒頻信號，即可完成頻率跟蹤。