[發(fā)明專利]一種北斗導(dǎo)航接收機(jī)的弱信號(hào)跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811604312.8
• 申請(qǐng)日: 2018-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN109633712B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鯤;劉元成;龍必起;陳麗恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市力合微電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/29
• 分類號(hào): G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本發(fā)明提供一種北斗導(dǎo)航接收機(jī)的弱信號(hào)跟蹤方法，包括下列步驟：S1、接收信號(hào)經(jīng)過(guò)偽碼解擴(kuò)以及載波剝離后，進(jìn)入相關(guān)器進(jìn)行累加運(yùn)算；S2、對(duì)累加運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)行差分解調(diào)電文自預(yù)測(cè)，估計(jì)出發(fā)送的電文數(shù)據(jù)比特Dn；S3、使用自預(yù)測(cè)電文數(shù)據(jù)比特Dn對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行電文剝離，以去除電文數(shù)據(jù)調(diào)制對(duì)相干積分的影響；S4、對(duì)電文剝離后的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，緩存到預(yù)定的N個(gè)數(shù)據(jù)后，進(jìn)行頻譜分析；S5、頻譜分析輸出信號(hào)送入鑒頻器，得到載波頻率誤差的估計(jì)值；S6、頻率誤差的估計(jì)值送入環(huán)路濾波器進(jìn)行濾波；S7、環(huán)路濾波器輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)控振蕩器，進(jìn)行載波頻率跟蹤。本發(fā)明實(shí)施例的載波頻率跟蹤環(huán)路更為穩(wěn)定可靠，改善了弱信號(hào)接收性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，特別是涉及一種北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)終端弱信號(hào)的載波跟蹤方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今世界國(guó)家綜合國(guó)力及科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的重要組成部分，它已經(jīng)進(jìn)入人們的日常生活中，與社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)息息相關(guān)。我國(guó)也已經(jīng)投入大量的資金和人力，積極進(jìn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDouNavigation Satellite System，BDS)的研究。到2020年左右，我國(guó)將建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其將成為繼美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS和歐洲Galileo之后的又一個(gè)全球全天候的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，要求接收機(jī)能工作于更為嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán)境下，例如，城市峽谷、林蔭大道等衛(wèi)星信號(hào)嚴(yán)重遮擋環(huán)境。所謂的高靈敏度接收機(jī)(HS-GNSS,High Sensitivity-Global Navigation Satellite Systems),就是為滿足此類對(duì)弱信號(hào)接收的需求。載波跟蹤環(huán)路是弱信號(hào)接收的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能對(duì)高靈敏度接收機(jī)具有重要影響。通常，通過(guò)加長(zhǎng)相干積分時(shí)間，來(lái)抵抗弱信號(hào)中噪聲的影響，以提高載波跟蹤環(huán)路性能。然而，由于GPS以及BDS等的電文數(shù)據(jù)比特調(diào)制速率為50bps，意味著相干積分時(shí)間不能超過(guò)一個(gè)電文比特長(zhǎng)度(20ms)。為了突破對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)制的限制，需要對(duì)接收信號(hào)中的電文比特進(jìn)行剝離，而這要求電文比特是已知的。通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等輔助手段，來(lái)獲得電文數(shù)據(jù)；但此類方案會(huì)增加接收機(jī)的復(fù)雜度以及成本，喪失接收機(jī)的獨(dú)立性，并依賴移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等特定環(huán)境。

作為一種不依賴輔助網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立的高靈敏度接收機(jī)，A Soloviev等人在“Decoding navigation data messages from weak GPS signals,”IEEETrans.Aerospace and Electronic Systems,vol.45,no.2,pp.660–665,April 2009，提出了一種采用最大似然估計(jì)(Maximum likelihood，ML)的算法，來(lái)自預(yù)測(cè)電文比特。然而，ML估計(jì)算法需要2^N-1次相關(guān)運(yùn)算，N為相干積分時(shí)間所對(duì)應(yīng)的電文比特?cái)?shù)。當(dāng)相干積分時(shí)間較大時(shí)，例如N＝16，需要32768次相關(guān)運(yùn)算，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)。Yan,K.等人在Weak GPS signaltracking using FFT discriminator in open loop receiver,GPS Solut(2016)20:225，提出了一種對(duì)電文數(shù)據(jù)進(jìn)行平方的算法，來(lái)規(guī)避電文數(shù)據(jù)調(diào)制的影響。平方算法會(huì)帶來(lái)平方損耗，導(dǎo)致環(huán)路性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中基于上述情況，本發(fā)明提供了一種北斗導(dǎo)航弱信號(hào)的載波頻率跟蹤方法。通過(guò)差分解調(diào)，得到電文比特的相位翻轉(zhuǎn)，從而預(yù)測(cè)電文比特，解除了相干積分時(shí)間的限制，可以利用長(zhǎng)相干積分時(shí)間，改善載波跟蹤環(huán)路的穩(wěn)定性，提高靈敏度性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種北斗導(dǎo)航弱信號(hào)的載波頻率跟蹤方法，包括下列步驟：

S1、接收信號(hào)經(jīng)過(guò)偽碼解擴(kuò)以及載波剝離后，進(jìn)入相關(guān)器進(jìn)行累加運(yùn)算；

S2、對(duì)累加運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)行差分解調(diào)電文自預(yù)測(cè)，估計(jì)出發(fā)送的電文數(shù)據(jù)比特Dn；