[發明專利]一種衛星導航接收機鎖相環與鎖頻環結合的矢量跟蹤方法

在審

• 申請號: 202011608090.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112748449A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 劉衛;牟明會;顧明星;胡媛;王勝正
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 上?；ロ槍＠硎聞账?普通合伙) 31332
• 代理人: 裴姣姣

1.一種衛星導航接收機PLL與FLL結合的矢量跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：獲取衛星信號的中頻信號；

步驟二：根據所述中頻信號和本地載波信號混頻，獲取i信號和q信號；

步驟三：基于所述i信號和所述q信號以及碼發生器所產生的超前碼E、即時碼P和滯后碼L，經相關得到對應的超前同相信號I_E、即時同相信號I_P、滯后同相信號I_L超前正交信號Q_E、即時正交信號Q_P、滯后正交信號Q_L；

步驟四：根據I_P、Q_P，計算頻偏值Δf_k，選取PLL模式或FLL模式，頻偏值Δf_k的計算公式為：

其中，I,P均表示即使支路的相關信號。下標k表示k時刻，I_k表示k時刻的即時同相信號，Q_k表示k時刻的即時正交信號，T表示k-1和k兩相鄰時刻的時間間隔；

步驟五：

(1)若選取PLL模式，載波相位鑒別器鑒別k時刻關于I_P和Q_P的載波相位差Δθ_k，載波相位差Δθ_k的計算公式為：

更新三階鎖相環的狀態量，三階鎖相環下一時刻的狀態量x_k+1更新公式為：

上式中，狀態量為初始相位，ω＝2πf為角頻率，f為載波頻率，角頻率率為載波頻率變化率，A_P為狀態轉移矩陣，L_P為增益矩陣；

(2)若選取FLL模式，通過載波頻率鑒別器鑒別k-1和k兩相鄰時刻的I_P和Q_P的角頻率差角頻率差的計算公式為：

更新二階鎖頻環的狀態量，二階鎖頻環下一時刻的狀態量x_k+1更新公式為：

上式中，狀態量角頻率ω＝2πf，f為載波頻率，角頻率率為載波頻率變化率，A_F為狀態轉移矩陣，L_F為增益矩陣；

步驟六：根據兩相鄰時刻的載波頻率差，經線性變換計算偽距率誤差偽距率誤差的計算公式為：

其中，c為光速，f_L為衛星信號被發射時的載波頻率,Δf_d為相鄰時刻載波多普勒頻率的變化量；

步驟七：通過碼相位鑒別器以及I_E、I_L、Q_E、Q_L，鑒別接收碼和復制碼之間的碼相位差Δτ，碼相位差Δτ的計算公式為：

其中，

其中，E是超前碼、L是滯后碼，I_E超前同相信號、I_L是滯后同相信號、I_E超前正交信號、Q_L滯后正交信號；

步驟八：碼相位差Δτ經線性變化得到偽距誤差Δρ，偽距誤差Δρ的計算公式為：

其中，c是光速，f_co_de為衛星信號被發射時的碼頻率；

步驟九：根據偽距誤差Δρ和偽距率誤差計算當前時刻接收機的位置P_r,k，并計算當前的偽距ρk，計算偽距ρ_k的具體表達為：

ρ_k＝||p_r,k-p^s||+c(Δb-Δb^s)+cI+cT+ε_ρ；

其中，P_r,k為接收機的位置，P^s為衛星位置，Δb為接收機時鐘偏差，Δb^s為衛星時鐘偏差，I為電離層延時，T為對流層延時，ε_ρ為偽距量測噪聲量；

步驟十：計算當前時刻的碼頻率f_code,k，計算k時刻的碼頻率f_code,k的具體表達為：

根據碼頻率f_code,k，調節碼振蕩器的碼頻率，經碼發生器以產生超前碼E、即時碼P和滯后碼L，并返回所述“基于所述i信號和所述q信號以及碼發生器所產生的超前碼E、即時碼P和滯后碼L，獲得相關得到對應的超前同相信號I_E、即時同相信號I_P、滯后同相信號I_L、超前正交信號Q_E、即時正交信號I_P、滯后正交信號Q_L”的步驟三。