适用于多路径信号的码跟踪环和码跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于多路径信号的码跟踪环和码跟踪方法，码跟踪环包括依次相连的码跟踪环、码数字振荡器、本地码发生器、PVT解算单元，所述的码跟踪环为并联码跟踪环，由基于CCRW的码跟踪环和基于MUSIC的码跟踪环并联构成。卫星信号与本地信号的相关器的输出信号同时进入并联码跟踪环中各码跟踪环，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态，获得码多普勒估计值；码数字振荡器根据码跟踪环输出的码多普勒估计值控制本地码发生器。本发明专利技术结合窄相关、参考波形相关和MUSIC的优势，构造了一种组合型延迟锁定环，该组合型延迟锁定环能克服单个相关器的不足，更适用于多路径信号跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航定位
，尤其涉及一种适用于多路径信号的码跟踪环和跟踪方法。
技术介绍
GNSS系统中，多径是由卫星信号经物体反射或散射后进入接收机引起的，城市峡谷和室内等环境下进行卫星信号跟踪的关键问题之一就是多路径信号抑制。此种环境下的信号可能只包含非视距传播的反射或散射信号或者是非视距传播和视距传播的直射信号的混合信号。传统的码跟踪环路采用码相关参考波形(CCRW)技术(例如窄相关技术)，来进行多路径信号抑制，这种方法尤其适用于高精度定位等，其思想是通过改变本地复现码波形以期获得更理想的鉴相函数，从而抑制多路径信号。CCRW技术具有相似的短延时多路径信号抑制性能，其中，窄相关的长延时多路径信号抑制性能最差，而噪声性能更好(相比于其他几种方法有2.4-7.SdB的优势)，因此得到了广泛应用。为了达到更好的短延时多路径抑制性能，生成的本地伪码宽度和相关器间距需要调整得很小(小于0.1码片)。虽然更窄的伪码宽度和相关器间距能够获得更好的降噪性能，但更窄的伪码宽度会降低城市峡谷等环境下的码跟踪稳定性。 跟踪多径信号的准则是跟踪最先到达的信号而不管这个信号是视距传播信号还是非视距传播信号。CCRW技术可以抑制当前跟踪信号中的多路径干扰，但是在城市峡谷环境中最先到达的信号可能存在快变的情况，尤其是当此信号是非视距传播信号，因为复杂的城市环境导致反射或散射信号有可能经过任意建筑物后进入接收机，因此非视距传播信号和接收机周围环境密切相关。现有解决接收信号快变的一种方法是开环跟踪，因为开环跟踪能够快速调整跟踪参数。但开环跟踪的缺点是无法利用卫星间相关性进行辅助跟踪，并且相比传统的闭环跟踪，开环跟踪的观测量噪声更大。解决接收信号快变的另一种方法是矢量跟踪环路，与标量跟踪法不同，矢量跟踪环路会利用卫星间相关性，从而利用其它卫星的跟踪结果进行辅助跟踪。但是矢量结构接收机中由于真实码相位包含电离层等误差，导致通过定位解算估计的码相位和真实码相位存在差异，因此窄相关技术不适用于矢量跟踪环路。 多路径信号跟踪的分辨率也是城市环境应用的关键因素。无线通信中信道可被建模成包含一系列随机相位和随机幅度的多路径信号成分。传统的码跟踪方法采用相关法，这种方法在多路径信号延时大于码环带宽的倒数时能够有效工作，但城市环境的应用中这种条件无法满足，因此传统码跟踪环路对多路径信号的处理分辨率有限。高分辨率的多路径抑制方法是一类采用特征空间分解的方法来确认不同延时的多路径信号成分的高效率方法。MUSIC(Multiple Signal Classificat1n,多重信号分类)算法属于这类高分辨率算法，在带宽和传统方法相同的情况下，MUSIC算法能够更高效率的分辨短延时的多路径信号成分。这种算法估计最早到达的信号成分采用的是直接估计最短延时的信号成分的到达时间，而不是通过寻找相关值峰值的方法。但MUSIC算法也存在计算复杂、在低信噪比环境下只能提供有偏估计等不足。
技术实现思路
为解决上述各种方法存在的问题，本专利技术结合窄相关(CCRWA)、参考波形相关(CCRffB)和MUSIC算法的不同优势，提出了一种。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案: 一、适用于多路径信号的码跟踪环，包括依次相连的码跟踪环、码数字振荡器、本地码发生器、PVT解算单元，所述的码跟踪环为并联码跟踪环，由基于CCRW的码跟踪环和基于MUSIC的码跟踪环并联构成。 上述基于CCRW的码跟踪环为基于CCRWA的码跟踪环或基于CCRWB的码跟踪环。 上述基于CCRW的码跟踪环由基于CCRWA的码跟踪环和基于CCRWB的码跟踪环并联构成。 二、一种适用于多路径信号的码跟踪方法，包括: 卫星信号与本地信号的相关器的输出信号同时进入并联码跟踪环中各码跟踪环，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态，获得码多普勒估计值；码数字振荡器根据各码多普勒估计值之和控制本地码发生器。 三、另一种适用于多路径信号的码跟踪方法，包括: 卫星信号与本地信号的相关器的输出信号同时进入并联码跟踪环中各码跟踪环，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态，获得码多普勒估计值；码数字振荡器根据各码跟踪环获得的码多普勒估计值以及PVT解算单元获得的多普勒估计值之和控制本地码发生器。 在上述适用于多路径信号的GNSS码跟踪方法中，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态的过程中，采用的相干积分时间长于导航电文比特时间，各码跟踪环使用外界星历辅助或接收机估计导航电文获得导航电文比特时间。 在上述适用于多路径信号的GNSS码跟踪方法中，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态的过程中，基于CCRW的码跟踪环使用闭环跟踪，基于MUSIC的码跟踪环根据通道传播延时的不同选择开环跟踪或闭环跟踪。 在上述适用于多路径信号的GNSS码跟踪方法中，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态的过程中，基于CCRW的码跟踪环使用标量跟踪模式，基于MUSIC的码跟踪环使用标量跟踪模式或矢量跟踪模式。 在上述适用于多路径信号的GNSS码跟踪方法中，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态的过程中，各码跟踪环采用通过星历和接收机位置速度计算得到的多普勒信息、本地时钟估计的接收机钟漂产生的多普勒漂移、载波跟踪环路跟踪得到的载波残余以及惯导设备估计得到的多普勒信息辅助码跟踪。 四、适用于多路径信号的码牵引方法，包括步骤: 步骤I，捕获卫星信号获得码相位信息； 步骤2，采用宽延迟锁定环进行牵引，获得基于MUSIC的码跟踪环的相关参数； 步骤3，采用基于MUSIC的码跟踪环跟踪第一到达路径信号，至稳定跟踪； 步骤4，采用基于CCRW的码跟踪环锁定第一到达路线信号。 和现有技术相比，本专利技术具有如下特点: 结合窄相关(CCRWA)、参考波形相关(CCRWB)和MUSIC的优势，构造了一种组合型延迟锁定环(Delay Lock Loop，DLL)，该组合型延迟锁定环能克服单个相关器的不足，更适用于多路径信号跟踪。 【附图说明】 图1为基于并联码跟踪环的跟踪系统具体结构图； 图2为基于MUSIC的码跟踪环的跟踪流程图； 图3为信号捕获系统的框架示意图； 图4为本专利技术信号牵引示意图。 【具体实施方式】 本专利技术结合窄相关(CCRWA)、参考波形相关(CCRWB)和MUSIC算法的不同优势，构造了一种组合型延迟锁定环(Delay Lock Loop，DLL)，该组合型DLL能够克服单个相关器的不足，更适用于多路径信号跟踪。 下面结合附图和【具体实施方式】进一步说明本专利技术的技术方案。 本专利技术码跟踪环由多个不同码跟踪环并联构成，以图1为例，图中码跟踪环由基于CCRWA的码跟踪环、基于CCRWB的码跟踪环和基于MUSIC的码跟踪环并联构成，基于CCRffA的码跟踪环、基于CCRWB的码跟踪环和基于MUSIC的码跟踪环均属于本
内的公知技术。基于CCRWA的码跟踪环和基于CCRWB的码跟踪环中，CCRff码波形根据接收机射频前端进行选择。基于CCRWA的码跟踪环的噪声抑制性能要求优于基于CCRWB的码跟踪环噪声抑制性能，即基于CCRWA的码跟踪环的噪声抖动要求小于基于CCR本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于多路径信号的码跟踪装置，包括依次相连的码跟踪环、码数字振荡器、本地码发生器、PVT解算单元，其特征在于：所述的码跟踪环为并联码跟踪环，由基于CCRW的码跟踪环和基于MUSIC的码跟踪环并联构成。

【技术特征摘要】
1.适用于多路径信号的码跟踪装置，包括依次相连的码跟踪环、码数字振荡器、本地码发生器、PVT解算单元，其特征在于: 所述的码跟踪环为并联码跟踪环，由基于CCRW的码跟踪环和基于MUSIC的码跟踪环并联构成。2.如权利要求1所述的适用于多路径信号的码跟踪装置，其特征在于: 所述的基于CCRW的码跟踪环为基于CCRWA的码跟踪环或基于CCRWB的码跟踪环。3.如权利要求1所述的适用于多路径信号的码跟踪装置，其特征在于: 所述的基于CCRW的码跟踪环由基于CCRWA的码跟踪环和基于CCRWB的码跟踪环并联构成。4.适用于多路径信号的码跟踪方法，其特征在于: 卫星信号与本地信号的相关器的输出信号同时进入并联码跟踪环中各码跟踪环，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态，获得码多普勒估计值；码数字振荡器根据各码多普勒估计值之和控制本地码发生器。5.适用于多路径信号的码跟踪方法，其特征在于: 卫星信号与本地信号的相关器的输出信号同时进入并联码跟踪环中各码跟踪环，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态，获得码多普勒估计值；码数字振荡器根据各码跟踪环获得的码多普勒估计值以及PVT解算单元获得的多普勒估计值之和控制本地码发生器。6.如权利要求4或5所述的适用于多路径信号的码跟踪方法，其特征在于: 各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态的过程中，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，郭文飞，严昆仑，牛小骥，章红平，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42