[發明專利]一種衛星導航信號快速跟蹤方法

有效

• 申請號: 202110507699.0
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113391330B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 賀成艷;郝振圓;郭際;王鵬博;楊倩倩;盧曉春
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/30
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

本發明提供了一種衛星導航信號快速跟蹤方法，對采集數據進行閉環跟蹤，當跟蹤循環次數大于等于設定的開環循環周期時，循環次數賦值為1，并判斷跟蹤方式，若循環次數小于設定的開環循環周期則采用開環跟蹤方式，將上一個閉環跟蹤的環路輸出參數賦值給本次開環跟蹤，循環次數加1；否則按照閉環方式跟蹤，循環次數加1；直到循環次數大于所設定的開環循環周期，再將循環次數賦值為1并判斷跟蹤方式，以此循環；調整開環循環周期，依次增加或減小開環循環周期，并將每次調整后的信號跟蹤結果與閉環跟蹤結果進行比較，直至跟蹤誤差滿足設定條件，以此時的開環循環周期對采集數據進行跟蹤。本發明在保證跟蹤精度的同時，能夠大大提高運算效率。

技術領域

本發明屬于衛星導航信號處理技術領域，具體涉及一種衛星導航信號跟蹤方法。

背景技術

導航信號是衛星、地面運控系統、用戶終端的連接紐帶，是衛星導航系統與用戶接收機之間的唯一接口。導航信號體制是衛星導航系統的核心組成，是實現系統基本功能的載體，對系統的定位、測速、授時精度、兼容和互操作性等關鍵性能具有決定性作用。

對衛星導航信號進行解調測距和精細分析前，需要對信號進行捕獲跟蹤處理。而跟蹤精度及耗時直接影響了后續的分析處理精度及數據處理效率。傳統閉環跟蹤以信號主碼周期作為環路鑒相、鑒頻周期，對載波與碼的頻率、相位進行周期性的調整。這種方式由于對每個周期的數據都進行環路輸入輸出，其跟蹤精度高，但運算量巨大、耗時長，不利于準實時的信號分析。傳統開環跟蹤以捕獲階段獲取到的碼相位偏移和多普勒頻率偏移為基礎，通過最小二乘估計、卡爾曼濾波等方法擬合得到載波與碼的頻率和相位直接用于信號跟蹤階段，運算量小、耗時較短，但各種擬合模型的誤差導致其跟蹤精度較差。最小二乘法和Kalman濾波法對載波頻率和碼相位的粗略值進行優化估計，雖然一定程度上提高了估計值得準確度，但對實測數據仍無法實現較好的穩定跟蹤。采用開環捕獲、閉環跟蹤的方式進行衛星導航信號處理，雖然能夠保證跟蹤精度但耗時較長。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種衛星導航信號快速跟蹤方法，不僅具有較好的跟蹤精度，還能夠大大提高運算效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟一，接收導航衛星下行信號，并進行低噪聲放大和信號采集，得到采集數據；

步驟二，初步設定開環循環周期，開環循環周期為導航衛星下行信號碼周期的整數倍；

步驟三，對采集數據進行閉環跟蹤，當跟蹤循環次數大于等于所設定的開環循環周期時，循環次數賦值為1，并判斷跟蹤方式，若當前循環次數小于設定的開環循環周期則采用開環跟蹤方式，將上一個閉環跟蹤的環路輸出參數賦值給本次開環跟蹤，循環次數加1；否則按照閉環方式跟蹤，循環次數加1；直到循環次數大于所設定的開環循環周期，再將循環次數賦值為1并判斷跟蹤方式，以此循環；

步驟四，調整開環循環周期，依次增加或減小開環循環周期，并將每次調整后的信號跟蹤結果與閉環跟蹤結果進行比較，直至跟蹤誤差滿足設定條件，以此時的開環循環周期對采集數據進行跟蹤。

所述的開環循環周期與導航衛星下行信號的信噪比成正比，與多普勒參數和偽隨機碼速率成反比。

所述的跟蹤誤差設定條件為跟蹤誤差小于設定參數，或跟蹤誤差的變化率小于設定參數。

本發明的有益效果是：利用開閉環路控制器將開環跟蹤與閉環跟蹤有機結合，其中閉環跟蹤部分保證了跟蹤精度，開環跟蹤部分減少了跟蹤耗時，因此在保證跟蹤精度的同時，能夠大大提高運算效率。該方法可以廣泛應用于全球衛星導航系統(包括我國BeiDou、美國GPS、歐盟Galileo等系統)接收信號的分析處理，包括信號實時監測、信號質量評估、信號定位解算等，能夠大幅度減小信號跟蹤耗時，大大提高信號處理效率。

附圖說明

圖1為開閉環聯合跟蹤方式原理圖；