[發(fā)明專利]GNSS接收機(jī)和衛(wèi)星捕獲跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011218804.0
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN112327335B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志成;趙巖
• 申請（專利權(quán)）人: 展訊通信（上海）有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/35
• 分類號(hào): G01S19/35;G01S19/28;G01S19/25
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 楊東明;張冉

本發(fā)明公開了一種GNSS接收機(jī)和衛(wèi)星捕獲跟蹤方法，其中GNSS接收機(jī)包括蜂窩通信模塊、GNSS模塊；GNSS模塊包括跟蹤引擎、導(dǎo)航解算模塊；蜂窩通信模塊用于解析信號(hào)幀以得到幀邊緣，導(dǎo)航解算模塊用于根據(jù)幀邊緣記錄第一本地時(shí)間，蜂窩通信模塊還用于根據(jù)幀邊緣得到對應(yīng)的第一GPS時(shí)間；蜂窩通信模塊還用于根據(jù)第一GPS時(shí)間和信號(hào)傳輸時(shí)延得到優(yōu)化的GPS時(shí)間；導(dǎo)航解算模塊還用于得到當(dāng)前時(shí)間；導(dǎo)航解算模塊還用于得到衛(wèi)星的捕獲參數(shù)；跟蹤引擎根據(jù)捕獲參數(shù)進(jìn)行衛(wèi)星捕獲。本發(fā)明能夠有效提升衛(wèi)星捕獲速度、減少GNSS接收機(jī)的芯片面積和降低GNSS接收機(jī)的功耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星捕獲跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GNSS接收機(jī)和衛(wèi)星捕獲跟蹤方法。

背景技術(shù)

在這個(gè)萬物互聯(lián)的時(shí)代，位置服務(wù)已經(jīng)是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧κ謾C(jī)、物聯(lián)網(wǎng)裝置和可穿戴設(shè)備而言沒有定位信息是無法想象的。而在位置服務(wù)中，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))扮演了一個(gè)非常重要的角色。

GNSS系統(tǒng)，全稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，包含美國的GPS(Global PositioningSystem，全球定位系統(tǒng))、俄羅斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))，中國的BDS(BeiDou Satellite Navigation System，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))和歐盟的Galileo(伽利略)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。GNSS接收機(jī)通過接收多顆衛(wèi)星發(fā)射的無線測距信號(hào)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的定位、授時(shí)和導(dǎo)航等功能。

通常而言，GNSS接收機(jī)硬件部分主要包含射頻前端電路、捕獲引擎和跟蹤引擎。射頻前端電路是用于接收從來自GNSS衛(wèi)星的信號(hào)，該信號(hào)后經(jīng)過放大、濾波、下變頻等操作產(chǎn)生適合模擬轉(zhuǎn)換的中頻信號(hào)后發(fā)送給捕獲引擎。捕獲引擎通常包含一定數(shù)量的捕獲通道，每個(gè)通道用于對特定衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行搜索捕獲。跟蹤引擎從捕獲引擎搜索到的衛(wèi)星信號(hào)中把中頻載波和偽隨機(jī)碼徹底從導(dǎo)航電文上剝離下來。定位解算模塊是純軟件模塊，利用跟蹤引擎解碼后得到的衛(wèi)星信息，最終計(jì)算得到終端的位置、速度以及精確的時(shí)間信息。

GNSS接收機(jī)包括天線、射頻前端、基帶處理器和處理器，其中，基帶處理器包括捕獲引擎模塊、跟蹤引擎模塊。以及一個(gè)協(xié)處理，用于執(zhí)行基帶相關(guān)軟件處理及定位計(jì)算。在典型的GNSS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)中，到達(dá)天線的空間信號(hào)在前端部分被下變頻，濾波和數(shù)字化。該過程最終生成所需中頻數(shù)據(jù)，通常表示為實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)分量(即I(同相)和Q(正交)分量)。

捕獲引擎模塊包括實(shí)數(shù)分量捕獲通道、復(fù)數(shù)分量捕獲通道和本地碼生成器，實(shí)數(shù)分量捕獲通道包括實(shí)數(shù)分量累加器、實(shí)數(shù)分量積分與轉(zhuǎn)儲(chǔ)器，復(fù)數(shù)分量捕獲通道包括復(fù)數(shù)分量累加器、復(fù)數(shù)分量積分與轉(zhuǎn)儲(chǔ)器，實(shí)數(shù)分量累加器連接所述實(shí)數(shù)分量積分與轉(zhuǎn)儲(chǔ)器，所述實(shí)數(shù)分量積分與轉(zhuǎn)儲(chǔ)器，復(fù)數(shù)分量累加器連接復(fù)數(shù)分量積分與轉(zhuǎn)儲(chǔ)器，本地碼生成器將本地碼根據(jù)碼延遲進(jìn)行調(diào)整，該碼延遲表示將本地碼與輸入信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算之前對碼進(jìn)行移位的量，輸入信號(hào)被分為實(shí)數(shù)分量數(shù)據(jù)和復(fù)數(shù)分量數(shù)據(jù)，GNSS接收機(jī)在本地生成C/A碼的副本，并分別與IQ分路的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)碼的對齊。根據(jù)C/A碼的自相關(guān)特性，當(dāng)本地副本和輸入信號(hào)對齊時(shí)，它們的相關(guān)運(yùn)算會(huì)生成一個(gè)峰值。該峰值相對應(yīng)的碼延遲/多普勒頻率給出了初始化跟蹤引擎跟蹤環(huán)路的良好估計(jì)。

跟蹤引擎模塊包括碼跟蹤通道、載波跟蹤通道和輔助載波模塊。為了從輸入信號(hào)中提取信息，GNSS接收機(jī)通過復(fù)制C/A碼并連續(xù)調(diào)整其碼延遲和載波相位來跟蹤它們，以確保與輸入信號(hào)的同步。在最常見的實(shí)現(xiàn)中，接收器實(shí)現(xiàn)碼跟蹤環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路，以實(shí)現(xiàn)與輸入信號(hào)的同步。

積分與轉(zhuǎn)儲(chǔ)(ID)：累積相關(guān)器輸出并提供其同相I和正交Q分量的模塊。

鑒別器(discriminator)：處理相關(guān)器的輸出以提供可測量的數(shù)量(例如載波相位信息)。

過濾器(Filter)：過濾鑒別器的輸出以減少噪聲。