[發(fā)明專利]基于頻率補償?shù)腉NSS信號跟蹤環(huán)路失鎖檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010933409.4
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112305566B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 王強
• 申請（專利權）人: 南京低功耗芯片技術研究院有限公司
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23;G01S19/37
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種基于頻率補償?shù)腉NSS信號跟蹤環(huán)路失鎖檢測方法，包括如下步驟：對下變頻、剝離偽碼、積分清除后的I路和Q路信號進行多路頻率補償；然后進行固定時間的相干積分和非相干積分，將非相干積分結(jié)果最大值作為信號值；進行拋物線插值頻率鑒定，將頻率差為±50H和±100Hz非相干積分結(jié)果的均值作為噪聲值；最后計算信號值與噪聲值之間比值，將其作為檢測量進行失鎖檢測。本發(fā)明方法克服噪聲信號的不利影響，提高GNSS信號的失鎖判斷的實時性和準確性，確保在復雜信號干擾、低功率條件下能夠及時、準確地判斷環(huán)路狀態(tài)。

技術領域

本發(fā)明屬于GNSS衛(wèi)星通信技術領域，尤其涉及一種基于頻率補償?shù)腉NSS信號跟蹤環(huán)路失鎖檢測方法。

背景技術

近年來，衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，越來越多的GNSS接收機被安裝在車載、手持設備中，其提供的高精度、實時、全天候?qū)Ш蕉ㄎ环諛O大地滿足了人們的定位、導航和授時需求。然而，用戶能獲取連續(xù)、精確的位置、速度和時間信息的前提是GNSS接收機能夠精確的跟蹤衛(wèi)星信號。

一般情況下，絕大多數(shù)的GNSS接收機不可避免地會在室內(nèi)、森林山谷、城市等復雜環(huán)境(統(tǒng)稱為室內(nèi)環(huán)境)下應用，尤其對于普通手持用戶，幾乎全部處于市區(qū)和室內(nèi)。在上述環(huán)境中，GNSS衛(wèi)星信號會隨著不同障礙物而產(chǎn)生不同程度的衰減。研究結(jié)果表明，木制建筑對信號能造成10dB的衰減，普通墻體能夠造成25dB的衰減，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻體則會帶來更大程度上的信號衰減。除此之外，室內(nèi)、城市環(huán)境中多徑干擾嚴重，接收機天線除了接受直接來自衛(wèi)星方向的信號，還接受其他物體反射回來的信號。由于直射波和反射波路徑不同，從而使信號變形，產(chǎn)生測量誤差即多徑效應。

所以與普通環(huán)境相比，GNSS信號在室內(nèi)環(huán)境中信號功率有更大的衰減，接收信號含有更大的干擾，接收機環(huán)路跟蹤到的信號幅度、碼相位和載波相位不可避免地產(chǎn)生畸變。如果GNSS接收機跟蹤環(huán)路無法產(chǎn)生與直達衛(wèi)星信號相匹配的載波相位和碼相位，GNSS接收機的偽距、多普勒觀測量中必然含有較大的無法預估的誤差，那么接收機定位精度將會大大降低，甚至出現(xiàn)幾百米、幾千米的定位偏差。及時、準確地判斷跟蹤環(huán)路是否工作在鎖定狀態(tài)對于接收機的正常運行非常重要，及早地判定環(huán)路失鎖可以有效避免使用有問題觀測量進行定位，而錯誤地判斷跟蹤環(huán)路已經(jīng)失鎖或者正在鎖定都將會導致錯誤觀測量進入用戶位置定位過程中，進而全面降低GNSS接收機性能。現(xiàn)有的載噪比、相關器輸出功率、鎖相環(huán)I/Q路輸出向量抖動、鎖頻環(huán)抖動等方法都無法有效解決克服信號衰減和干擾的影響，因此找到一種合適失鎖檢測方法成為GNSS接收機跟蹤環(huán)路設計的關鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明提出一種基于頻率補償?shù)腉NSS信號跟蹤環(huán)路失鎖檢測方法，通過對輸入中頻信號下變頻和剝離偽碼后的I路通道和Q通道信號進行多路頻率補償，并利用相干積分和非相干積分提高載噪比和信號靈敏度，從鑒頻輸出中提取信號值與噪聲值，將兩者比值作為失鎖判斷依據(jù)。

技術方案：為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于頻率補償?shù)腉NSS信號跟蹤環(huán)路失鎖檢測方法，包括步驟：

(1)對下變頻、剝離偽碼后的I路和Q路信號進行多路頻率補償；

(2)進行固定時間的相干積分和非相干積分，并找出非相干積分后最大值作為信號值；

(3)進行拋物線插值頻率鑒定，求出信號值對應頻率；

(4)將與信號值頻率差為±50Hz和±100Hz非相干積分結(jié)果的均值作為噪聲值，將信號值與噪聲值之間比值作為檢測量，進行環(huán)路失鎖檢測。

進一步地，所述步驟(1)前還包括：

(1.1)輸入的中頻信號與載波混頻相乘實現(xiàn)下變頻，其中，與正弦信號相乘形成I路信號，與余弦信號相乘形成Q路信號；

(1.2)I路和Q路的混頻信號分別與C/A碼相乘以剝離偽碼；