[發明專利]數字碼相位的分辨率誤差平滑方法及衛星導航接收機

有效

• 申請號: 202110765906.2
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113219503B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 馬春江;唐小妹;孫廣富;黃仰博;牟衛華;李柏渝;倪少杰;吳健;王思鑫;趙鑫
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發明公開了一種數字碼相位的分辨率誤差平滑方法及衛星導航接收機，通過構建偽碼相位跟蹤環路，對導航接收機中碼相位估計的機理進行剖析。改進傳統的碼相位控制單元，在本地碼相位增加相位周期抖動。針對不同的實現方式，設計三種相位周期抖動樣式。根據數字相關器碼相位分辨率和相干積分時間約束，設計相位周期抖動的幅度和周期。可在不明顯增加計算量的條件下顯著提高數字碼相位的估計精度。

技術領域

本發明涉及衛星導航信號處理領域，具體的涉及一種數字碼相位的分辨率誤差平滑方法及衛星導航接收機。

背景技術

在衛星導航接收機中，碼相位是一種重要的時延觀測量，用以支撐接收機的定位和授時等功能。對于全數字衛星導航接收機，基帶信號的采樣時鐘對碼相位估計精度有著顯著影響。當采樣時鐘等于整數倍擴頻碼速率時，信號碼相位將被重復采樣，對應采樣點的碼相位遍歷性不足，導致數字碼相位估計產生嚴重的分辨率誤差。

通過增加基帶信號的采樣時鐘，或者設計與擴頻碼速率不成比例關系的非等量采樣頻率，都可以有效提高數字碼相位估計的分辨率。然而，數字基帶信號的采樣時鐘與接收機的硬件資源密切相關，在硬件資源受到約束的條件下，不一定能提高采樣時鐘或者使用非等量采樣頻率。目前的平滑方法無法在不顯著增加計算量的條件下平滑數字碼相位分辨率誤差。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種數字碼相位的分辨率誤差平滑方法及衛星導航接收機，能夠在不顯著增加計算量的條件下平滑數字碼相位分辨率誤差。

根據本發明第一方面實施例的數字碼相位的分辨率誤差平滑方法，包括以下步驟：

構建偽碼相位跟蹤環路，生成相位超前本地碼信號和相位滯后本地碼信號;

計算本地信號與接收信號的碼相位估計值，在所述碼相位估計值上增加周期性的相位抖動,

并根據數字相關器的碼相位分辨率和相干積分時間約束相位抖動的幅度和周期，得到實際的碼相位。

根據本發明第一方面實施例的數字碼相位的分辨率誤差平滑方法，至少具有如下技術效果：

本發明實施方式根據數字碼相位鑒別器分辨率誤差的特點，即不同離散信號對碼碼相位采樣的遍歷度不足，采用在本地信號上增加碼相位周期抖動的方式對分辨率誤差進行平滑。首先構建偽碼相位跟蹤環路，然后在本地碼相位上增加周期性抖動，通過控制本地信號等效實現相位分辨率的提升；然后針對不同的實現方式，設計相位周期抖動樣式；最后根據數字相關器碼相位分辨率和相干積分時間約束，設計相位周期抖動的幅度和周期。

本發明實施方式通過在本地信號的碼相位上增加相位周期抖動，可以顯著平滑數字鑒別器的碼相位分辨率誤差，提高碼相位的估計精度。此外，在整個過程中只改變了經典接收機的本地碼相位控制單元，并不涉及矩陣求逆、特征分解等復雜運算，因此本發明實現簡單、運算量小、實施方便，可直接用于傳統的偽碼跟蹤環路。

根據本發明的一些實施例，所述偽碼相位跟蹤環路包括相位周期抖動控制單元、本地碼相位控制單元、本地碼生成器、乘法器、積分累加器、碼相位鑒別器和碼環濾波器。

根據本發明的一些實施例，所述周期性的相位抖動包括連續相位周期抖動、鋸齒相位周期抖動和余弦相位周期抖動中的至少一種。

根據本發明的一些實施例，所述連續相位周期抖動的時域表達式為

，

所述鋸齒相位周期抖動的時域表達式為

所述余弦相位周期抖動的時域表達式為