[發(fā)明專利]基于相關(guān)域的GNSS多頻聯(lián)合捕獲方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110305137.8
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113093232B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊溶;黃冀鴻;戰(zhàn)興群
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于相關(guān)域的GNSS多頻聯(lián)合捕獲方法，通過接收所有可見GNSS衛(wèi)星的信號并經(jīng)射頻前端處理得到GNSS多頻數(shù)字中頻信號，經(jīng)與本地復(fù)制信號相關(guān)處理實(shí)現(xiàn)捕獲，再將載波頻率維度上的相關(guān)結(jié)果和碼相位維度上的相關(guān)結(jié)果在二維相關(guān)域內(nèi)映射到統(tǒng)一的載波和碼相位尺度，基于統(tǒng)一后的相關(guān)結(jié)果得到反映信號質(zhì)量的參數(shù)，當(dāng)各個(gè)頻段的相關(guān)結(jié)果均在二維相關(guān)域中映射到統(tǒng)一尺度之后，通過相干組合、非相干組合和/或差分組合的方式，對各個(gè)頻點(diǎn)的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行組合，得到二維相關(guān)域內(nèi)的多頻聯(lián)合相關(guān)結(jié)果，通過多頻三維搜索獲取所有可見衛(wèi)星信號的載波頻率和碼相位的估計(jì)值。本發(fā)明通過未受到影響的正常頻段信號對受到影響頻段的信號進(jìn)行補(bǔ)償，從而提升GNSS接收機(jī)信號捕獲的魯棒性和抗干擾能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的技術(shù)，具體涉及一種基于相關(guān)域的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)多頻聯(lián)合捕獲方法。

背景技術(shù)

由于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)信號從衛(wèi)星發(fā)射端到用戶接收端是一種開放傳輸信道，很容易受到各種各樣的干擾，信號質(zhì)量極易惡化，這給GNSS接收機(jī)的設(shè)計(jì)帶來很多困難。信號捕獲作為GNSS接收機(jī)的重要環(huán)節(jié)，為完成初始定位提供了不可或缺的信息，同樣面臨在挑戰(zhàn)環(huán)境，比如建筑物、樹木等對GNSS信號造成遮擋；GNSS信號在建筑物墻面等區(qū)域反射產(chǎn)生的非直射信號造成的多徑效應(yīng)；電離層閃爍造成的GNSS信號幅度、相位和到達(dá)角等參數(shù)的隨機(jī)起伏；廣播無線電信號等人為因素對GNSS信號造成的射頻干擾等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有單頻GNSS接收機(jī)面臨的由電離層閃爍、多徑效應(yīng)或射頻干擾等不利影響造成的GNSS信號質(zhì)量嚴(yán)重下降引起的部分頻段信號無法捕獲或者多普勒頻移和碼相位參數(shù)估計(jì)錯(cuò)誤的問題，提出一種基于相關(guān)域的GNSS多頻聯(lián)合捕獲方法，結(jié)合現(xiàn)有GNSS可以在同一導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)多種不同載波頻率信號的特點(diǎn)，依據(jù)挑戰(zhàn)環(huán)境下信號的不利影響不會同時(shí)發(fā)生在多個(gè)載波頻段的事實(shí)基礎(chǔ)，利用同一顆衛(wèi)星播發(fā)的不同載波頻段信號之間的相互聯(lián)系，通過未受到影響的正常頻段信號對受到影響頻段的信號進(jìn)行補(bǔ)償，從而提升GNSS接收機(jī)信號捕獲的魯棒性和抗干擾能力，基于相關(guān)域的GNSS多頻聯(lián)合捕獲方法具有巨大的潛在價(jià)值。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種基于相關(guān)域的GNSS多頻聯(lián)合捕獲方法，通過接收所有可見GNSS衛(wèi)星的信號并經(jīng)射頻前端處理得到GNSS多頻數(shù)字中頻信號，經(jīng)與本地復(fù)制信號相關(guān)處理實(shí)現(xiàn)捕獲，再將載波頻率維度上的相關(guān)結(jié)果和碼相位維度上的相關(guān)結(jié)果在二維相關(guān)域內(nèi)映射到統(tǒng)一的載波和碼相位尺度，基于統(tǒng)一后的相關(guān)結(jié)果得到反映信號質(zhì)量的參數(shù)，當(dāng)各個(gè)頻段的相關(guān)結(jié)果均在二維相關(guān)域中映射到統(tǒng)一尺度之后，通過相干組合、非相干組合和/或差分組合的方式，對各個(gè)頻點(diǎn)的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行組合，得到二維相關(guān)域內(nèi)的多頻聯(lián)合相關(guān)結(jié)果，通過多頻三維搜索獲取所有可見衛(wèi)星信號的載波頻率和碼相位的估計(jì)值。

所述的多頻是指：GNSS衛(wèi)星所發(fā)射的信號中載波頻率為兩種或以上頻段種類。以北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)為例，其提供B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五個(gè)公開服務(wù)信號，其中：B1I頻段的中心頻率為1561.098MHz，B1C頻段的中心頻率為1575.420MHz，B2a頻段的中心頻率為1176.450MHz，B2b頻段的中心頻率為1207.14MHz，B3I頻段的中心頻率為1268.520MHz。

所述的射頻前端處理是指：通過GNSS接收機(jī)的天線接收所有可見GNSS衛(wèi)星的信號，經(jīng)前置濾波和前置放大后，再與本地振蕩器產(chǎn)生的正弦波本振信號進(jìn)行混頻而下變頻成中頻信號，最后將中頻信號模數(shù)轉(zhuǎn)換為離散時(shí)間的GNSS多頻數(shù)字中頻信號。

所述的與本地復(fù)制信號相關(guān)處理是指：從GNSS多頻數(shù)字中頻信號經(jīng)過參考信號發(fā)生器處理復(fù)制出與接收到的衛(wèi)星信號相一致的本地載波和本地偽碼信號，從而實(shí)現(xiàn)對GNSS信號的捕獲與跟蹤，并從中獲得GNSS偽距和載波相位等測量值以及調(diào)節(jié)出導(dǎo)航電文。