卫星导航接收机及其抗远近效应的方法和室内定位方法技术

本发明专利技术适用于卫星导航领域，尤其涉及一种卫星导航接收机及其抗远近效应的方法和室内定位方法。卫星导航接收机包括依次相连的天线单元、射频单元、基带信号处理单元、控制与信息处理单元和人机交互单元，所述基带信号处理单元具有远近效应抑制单元，所述远近效应抑制单元包括信号重构模块、弱卫星信号跟踪模块和至少一个强卫星信号跟踪模块，强卫星信号跟踪模块包括第一自相关模块、第一互相关模块、第一减法器和第二减法器，弱卫星信号跟踪模块包括第二自相关模块、第二互相关模块、第三减法器和第四减法器。本发明专利技术能增强卫星导航接收机的抗远近效应能力。

Satellite navigation receiver and method for resisting near far effect and indoor positioning method

The invention is applicable to the field of satellite navigation, in particular to a satellite navigation receiver and a method for resisting near far effect and indoor positioning method. The satellite navigation receiver includes connected antenna unit, RF unit, baseband signal processing unit, control and information processing unit and human-computer interaction unit, the baseband signal processing unit has a distance effect suppression unit, the distance effect suppression unit comprises a signal reconstruction module, weak satellite signal tracking module and at least one strong satellite signal tracking the module, the module includes a first autocorrelation module, first correlation module, a first subtracter and a subtractor second strong tracking satellite signal, weak satellite signal tracking module includes second autocorrelation module, second correlation module, third subtractor and fourth subtractor. The invention can enhance the near far effect ability of the satellite navigation receiver.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航领域，尤其涉及一种卫星导航接收机及其抗远近效应的方法和室内定位方法。
技术介绍
目前的GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球卫星导航系统)主要包括：美国的GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(格洛纳斯卫星导航系统)、中国的BD(北斗卫星导航系统)和欧洲的Galileo(伽利略卫星定位系统)，GNSS是一种无线电定位系统，通过估计无线电波从卫星到卫星导航接收机的传播延时，得到卫星导航接收机到卫星的直线距离，这是一种利用到达时间的测距方式。由于室内伪卫星系统本身的限制，如卫星布设高度低，仰角变化大，室内环境狭小且复杂多变等因素，卫星导航接收机在室内移动过程中，接收到的伪卫星信号会有明显变化，距离每增加一倍，功率衰减可达6dB。当卫星导航接收机靠近一颗或同时靠近两颗伪卫星时，距离较近的伪卫星信号功率会明显提高，从而会提高卫星导航接收机天线端的底噪功率，即发生远近效应，使得距离较远的伪卫星信号的捕获跟踪受到影响，甚至出现丢星的情况，进而影响到卫星导航接收机的定位。由于CA码不是严格正交的，其隔离度大约为24dB，因此，当两个伪卫星信号的功率差超过阈值时，强卫星信号与弱卫星信号的互相关功率会显著提升，从而影响到弱卫星信号的自相关结果，最终导致弱卫星信号被淹没在噪声中。抑制互相关干扰的关键在于获取强卫星信号的参数以精确复现强卫星信号。信号参数包括载波频率、载波相位、码相位、幅度和电文比特。互相关抑制的效果直接取决于本地复现的强卫星信号的准确性。卫星导航接收机通过一定时间的对强卫星信号的稳定跟踪，其载波环和码环能对强卫星信号实现精确跟踪，故载波频率、载波相位和码相位能从环路中直接提取获得。电文比特可以通过电文预测器给出。于是互相关抑制的性能直接取决于对幅度的估计准确度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能抗远近效应的卫星导航接收机及其抗远近效应的方法和室内定位方法。第一方面，本专利技术提供了一种卫星导航接收机，包括依次相连的天线单元、射频单元、基带信号处理单元、控制与信息处理单元和人机交互单元，所述基带信号处理单元具有远近效应抑制单元，所述远近效应抑制单元包括信号重构模块、弱卫星信号跟踪模块和至少一个强卫星信号跟踪模块，强卫星信号跟踪模块包括第一自相关模块、第一互相关模块、第一减法器和第二减法器，弱卫星信号跟踪模块包括第二自相关模块、第二互相关模块、第三减法器和第四减法器，其中，第一自相关模块的输入端和第二自相关模块的输入端分别与射频单元的输出端连接，第一互相关模块的输入信号为0，第一自相关模块的第一输出端与第一互相关模块的第一输出端分别与第一减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的第二输出端与第一互相关模块的第二输出端分别与第二减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的重建信号输出端与信号重构模块的输入端连接，信号重构模块的幅度控制端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供幅度控制，信号重构模块的输出端与第二互相关模块的输入端连接，第二自相关模块的第一输出端与第二互相关模块的第一输出端分别与第三减法器的两个输入端连接，第二自相关模块的第二输出端与第二互相关模块的第二输出端分别与第四减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的使能端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供使能控制，第二互相关模块的幅度控制端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供幅度控制，第一减法器、第二减法器、第三减法器和第四减法器的输出端与控制与信息处理单元连接，供控制与信息处理单元作跟踪控制。第二方面，本专利技术提供了一种卫星导航接收机抗远近效应的方法，述卫星导航接收机是上述的卫星导航接收机，所述方法包括：当被跟踪的卫星信号中，有卫星信号的载噪比低于低门限时，卫星导航接收机搜索所有被跟踪的卫星信号中是否有载噪比高于高门限的信号；若有至少一个通道的卫星信号载噪比高于高门限，则判定为发生了远近效应，卫星导航接收机使能强卫星信号跟踪模块的第一自相关模块输出重建信号，并使能信号重构模块输出重构信号，并将重构信号送入至弱卫星信号跟踪模块的第二互相关模块中；在下一个跟踪中断中，卫星导航接收机将弱卫星信号跟踪模块中互相关减轻后的积分结果作为鉴相器的输入。第三方面，本专利技术提供了一种卫星导航接收机的室内定位方法，所述卫星导航接收机是上述的卫星导航接收机，所述方法包括：卫星导航接收机从已知位置开机或复位，采用码相位并行、频率串行的方式对各颗伪卫星信号进行捕获；卫星导航接收机在已知位置完成对各颗伪卫星的捕获和牵引后，转入跟踪，并解调导航电文；当卫星导航接收机从伪卫星的导航电文中获取到该卫星的坐标后，将对其载波整周模糊度进行静态初始化，当所有的伪卫星完成载波整周模糊度初始化后，卫星导航接收机完成静态初始化；卫星导航接收机完成静态初始化后，卫星导航接收机自由移动，并实时提取伪卫星的载波相位测量值；根据伪卫星的载波相位测量值，采用CHAN算法作为定位解算算法实现卫星导航接收机在室内的定位；将定位结果和各颗伪卫星的坐标参数传送至上位机显示。在本专利技术中，由于远近效应抑制单元包括信号重构模块、弱卫星信号跟踪模块和至少一个强卫星信号跟踪模块，强卫星信号跟踪模块包括第一自相关模块、第一互相关模块、第一减法器和第二减法器，弱卫星信号跟踪模块包括第二自相关模块、第二互相关模块、第三减法器和第四减法器，第一自相关模块的重建信号输出端与信号重构模块的输入端连接，信号重构模块的幅度控制端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供幅度控制，信号重构模块的输出端与第二互相关模块的输入端连接。因此能显著改善卫星导航接收机在强干扰情况下弱卫星信号的跟踪能力，极大的提高允许同时到达的不同伪卫星的最大功率值差异值，明显增强卫星导航接收机的抗远近效应能力，扩大卫星导航接收机在室内伪卫星系统中的有效定位区域。另外，由于本专利技术根据伪卫星的载波相位测量值，采用CHAN算法作为定位解算算法实现卫星导航接收机在室内的定位，因此在伪卫星系统内部实现时间同步的前提下，能有效的消除采用恒温晶体的伪卫星系统钟漂对测距结果的影响，且可以在卫星导航接收机与伪卫星系统尚未完成时间同步前实现高精度定位，对各类室内伪卫星系统均适用。且CHAN的运算量与卫星导航接收机常用的最小二乘法的运算量相比较小，有利于卫星导航接收机实现实时定位。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的卫星导航接收机的结构示意图。图2是本专利技术实施例一提供的卫星导航接收机中的远近效应抑制单元的电路框图。图3是本专利技术实施例一提供的卫星导航接收机的远近效应抑制单元中的第一自相关模块和第二自相关模块的电路框图。图4是本专利技术实施例一提供的卫星导航接收机的远近效应抑制单元中的第一互相关模块的电路框图。图5是本专利技术实施例一提供的卫星导航接收机的远近效应抑制单元中的第二互相关模块的电路框图。图6是本专利技术实施例一提供的卫星导航接收机的远近效应抑制单元中的信号重构模块的电路框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航接收机，包括依次相连的天线单元、射频单元、基带信号处理单元、控制与信息处理单元和人机交互单元，其特征在于，所述基带信号处理单元具有远近效应抑制单元，所述远近效应抑制单元包括信号重构模块、弱卫星信号跟踪模块和至少一个强卫星信号跟踪模块，强卫星信号跟踪模块包括第一自相关模块、第一互相关模块、第一减法器和第二减法器，弱卫星信号跟踪模块包括第二自相关模块、第二互相关模块、第三减法器和第四减法器，其中，第一自相关模块的输入端和第二自相关模块的输入端分别与射频单元的输出端连接，第一互相关模块的输入信号为0，第一自相关模块的第一输出端与第一互相关模块的第一输出端分别与第一减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的第二输出端与第一互相关模块的第二输出端分别与第二减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的重建信号输出端与信号重构模块的输入端连接，信号重构模块的幅度控制端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供幅度控制，信号重构模块的输出端与第二互相关模块的输入端连接，第二自相关模块的第一输出端与第二互相关模块的第一输出端分别与第三减法器的两个输入端连接，第二自相关模块的第二输出端与第二互相关模块的第二输出端分别与第四减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的使能端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供使能控制，第二互相关模块的幅度控制端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供幅度控制，第一减法器、第二减法器、第三减法器和第四减法器的输出端与控制与信息处理单元连接，供控制与信息处理单元作跟踪控制。...

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航接收机，包括依次相连的天线单元、射频单元、基带信号处理单元、控制与信息处理单元和人机交互单元，其特征在于，所述基带信号处理单元具有远近效应抑制单元，所述远近效应抑制单元包括信号重构模块、弱卫星信号跟踪模块和至少一个强卫星信号跟踪模块，强卫星信号跟踪模块包括第一自相关模块、第一互相关模块、第一减法器和第二减法器，弱卫星信号跟踪模块包括第二自相关模块、第二互相关模块、第三减法器和第四减法器，其中，第一自相关模块的输入端和第二自相关模块的输入端分别与射频单元的输出端连接，第一互相关模块的输入信号为0，第一自相关模块的第一输出端与第一互相关模块的第一输出端分别与第一减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的第二输出端与第一互相关模块的第二输出端分别与第二减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的重建信号输出端与信号重构模块的输入端连接，信号重构模块的幅度控制端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供幅度控制，信号重构模块的输出端与第二互相关模块的输入端连接，第二自相关模块的第一输出端与第二互相关模块的第一输出端分别与第三减法器的两个输入端连接，第二自相关模块的第二输出端与第二互相关模块的第二输出端分别与第四减法器的两个输入端连接，第一自相关模块的使能端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供使能控制，第二互相关模块的幅度控制端与控制与信息处理单元连接，由控制与信息处理单元提供幅度控制，第一减法器、第二减法器、第三减法器和第四减法器的输出端与控制与信息处理单元连接，供控制与信息处理单元作跟踪控制。2.如权利要求1所述的卫星导航接收机，其特征在于，第一自相关模块和第二自相关模块均包括载波数字控制振荡器、伪码发生器、第一积分器和第二积分器，载波数字控制振荡器产生两路正交载波与射频单元输出的数字中频信号相乘，分别得到剥离载波的数字基带信号；伪码发生器分别与剥离载波的数字基带信号相乘，相乘的结果分别作为第一积分器和第二积分器的输入，第一积分器和第二积分器的输出端分别作为第一自相关模块和第二自相关模块的第一输出端和第二输出端。3.如权利要求2所述的卫星导航接收机，其特征在于，第一自相关模块还包括电文预测器，载波数字控制振荡器的同相支路与伪码发生器、电文预测器以及控制与信息处理单元提供的使能信号相乘获得重建信号。4.如权利要求1所述的卫星导航接收机，其特征在于，第一互相关模块包括载波数字控制振荡器、伪码发生器、第三积分器和第四积分器，载波数字控制振荡器产生两路正交载波与输入信号0相乘，分别得到剥离载波的数字基带信号；伪码发生器分别与剥离载波的数字基带信号相乘，相乘的结果分别作为第三积分器和第四积分器的输入，第三积分器和第四积分器的输出端分别作为第一互相关模块第一输出端和第二输出端。5.如权利要求1所述的卫星导航接收机，其特征在于，第二互相关模块包括载波数字控制振荡器、伪码发生器、第五积分器和第六积分器，载波数字控制振荡器产生两路正交载波与信号重...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙希延，陈洪瑀，纪元法，纪春国，符强，王守华，严素清，邓洪高，欧阳缮，廖桂生，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45