一种实现导航跟踪的方法和装置制造方法及图纸

一种实现导航跟踪的方法和装置，包括：导航接收机在跟踪阶段根据上一次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的上一次频率差生成本次本地载波信号；导航接收机根据进入跟踪阶段的数字中频信号计算本次载噪比，根据本地载波信号与数字中频信号计算本次频率差；导航接收机根据本次载噪比和本次频率差判断出跟踪环路锁定，根据本次载噪比和本次频率差计算实际环路带宽；导航接收机根据实际环路带宽设置导航接收机的环路滤波器，通过环路滤波器对本次频率差进行滤除噪声处理；导航接收机继续执行根据本次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的本次频率差生成下一次本地载波信号的步骤。本发明专利技术实施例缩短了环路的锁定时间。

Method and device for implementing navigation tracking

A navigation tracking method and apparatus, including: navigation receiver in the tracking stage according to the local carrier signal is a frequency and noise processing after a poor local time cost frequency carrier signal; navigation receiver is calculated according to the number of words into the tracking stage of the intermediate frequency signal carrier to noise ratio, according to the local the carrier signal and the digital signal of the frequency difference calculation; navigation receiver according to the SNR and the frequency difference is judged according to the tracking loop lock, the carrier to noise ratio and frequency difference calculation of actual loop bandwidth; navigation receiver according to the actual loop loop filter bandwidth setting navigation receiver, for the poor the frequency of filtering noise through the loop filter; navigation receiver continue according to the local carrier signal frequency and noise After processing this frequency difference, the next step is to generate the local carrier signal. The embodiment of the invention shortens the locking time of the loop.

【技术实现步骤摘要】
一种实现导航跟踪的方法和装置
本专利技术涉及但不限于导航接收技术，尤指一种实现导航跟踪的方法和装置。
技术介绍
随着科学技术的发展，人类对导航定位技术的研究跨入了卫星定位时代。为了能够在全球范围内、全天候地提供精确的位置以及速度信息，全球导航卫星系统(GNSS，GlobalNavigationSatelliteSystem)的概念被提出。GNSS在众多领域有着非常重要的作用，其中包括军事、导航、勘探、监测、测量、通信授时等等，随着近年民用应用的快速发展，在日常生活中GNSS已经逐渐深入，从移动终端、个人电脑、汽车、民用飞机到导弹、战机都离不开卫星导航技术。全球多个国家都在努力发展卫星导航技术，目前存在多个卫星导航系统，不同国家之间既独立竞相发展卫星导航技术又相互兼容系统，形成繁荣的GNSS。GNSS包括美国的全球定位系统(GPS，GlobalPositionSystem)，俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)卫星导航系统、欧洲的伽利略(Galileo)卫星定位系统和中国的北斗卫星导航系统(CompassNavigationSatelliteSystem)。其中，美国的GPS是第一个覆盖全球的空间卫星导航系统，其卫星星座共有32颗卫星，采用码分多址(CDMA，CodeDivisionMultipleAccess)的卫星寻址方式。目前，美国正在加速GPS现代化和第三代GPS的研发工作，在新的GPS卫星中增加L2C和L5两个民用信号及一个军用M码信号。俄罗斯的GLONASS卫星导航系统与GPS原理和功能类似，其卫星星座由24颗卫星组成，采用频分多址(FDMA，FrequencyDivisionMultipleAccess)的卫星寻址方式。目前，俄罗斯正在进行GLONASS现代化工作，采用CDMA方式实现与GPS和Galileo卫星定位系统的兼容并且可以提供更多的民用服务。“北斗1号”是中国自主研发的由3颗卫星组成的第一代卫星导航系统，没有测距和测高的功能。正在建设的“北斗2号”是由3颗倾斜同步轨道卫星、27颗中轨道卫星和5颗地球静止轨道卫星组成，可满足全球覆盖的条件，为我国陆地、海洋、空中和空间的各类军事和民用提供多种应用保障。作为GPS中的核心组成部分，GPS接收机主要的用途就是接收卫星下发的信号，并从中提取出导航电文信息和伪距观测量用于定位解算。因此，在不同的环境下需要设计高性能的基带处理算法来捕获和跟踪接收到的GPS信号，以此获得导航电文信息和伪距观测量。在GPS卫星信号发射端，GPS载波信号上调制有粗/捕获码(C/A码)和导航电文信息。相应地，在GPS接收端，为了从接收到的卫星信号中解调出导航电文信息，GPS接收机需要通过混频技术彻底地剥离数字中频信号(即接收到的卫星信号)中包括多普勒频移在内的载波，并且需要通过C/A码相关运算再彻底地剥离混频后的信号中的C/A码。GPS接收机包括两个环路：载波跟踪环路和码跟踪环路。其中，GPS接收机通过载波跟踪环路不断调整其本地复制的载波，使复制的载波的频率(或相位)与接收到的卫星信号的载波的频率(或相位)保持一致，然后经过下变频混频实现载波剥离。GPS接收机通过码跟踪环路不断调整其本地复制的C/A码，使其复制的C/A码的相位与混频后的信号的C/A码的相位保持一致，然后经过码相关运算实现C/A码的剥离。GPS接收机实现跟踪之后，可获得用于卫星定位的精细的多普勒频移和C/A码的码相位值。传统的导航接收机的跟踪方案基本上以锁相环(PLL，PhaseLockedLoop)或锁频环(FLL，FrequencyLockedLoop)、或PLL与FLL结合为基础。PLL由鉴相器、环路滤波器和数字控制振荡器(NCO，NumericallyControlledOscillator)构成，FLL与PLL的差别在于鉴别器，FLL使用鉴频器。鉴别器(鉴频器或鉴相器)的作用是鉴别出本地载波与输入信号之间的频率差或相位差，环路滤波器的作用是滤除频率差或相位差中的环路噪声，将滤波结果反馈到下一次环路中的本地载波中作为修正量。一种典型的传统的导航跟踪方案如图1所示，当导航接收机的捕获模块在捕获阶段成功捕获到可见的卫星，并得到粗略的C/A码码相位和粗略的多普勒频率时，进入到跟踪阶段。本地码NCO根据捕获阶段得到的粗略的C/A码码相位复现本地C/A码，本地C/A码与进入到跟踪阶段的数字中频信号进行相关运算剥离数字中频信号中的C/A码。本地载波NCO根据捕获阶段得到的粗略的多普勒频率复现本地载波信号，本地载波信号与剥离过C/A码的数字中频信号进行图像抑制处理，对图像抑制处理后的信号进行积分累加以提高信噪比。根据积分累加后的信号计算载噪比，同时对积分累加后的信号进行鉴频处理得到本地载波信号和数字中频信号之间的频率差。若载噪比大于预设门限值，则环路锁定检测器确定出码环锁定良好；若载噪比小于或等于预设门限值，则环路锁定检测器确定出码环失锁。若鉴频处理得到的频率差在锁频环的工作范围外，则环路锁定检测器确定出载波环失锁；若鉴频处理得到的频率差在锁频环的工作范围内，则环路锁定检测器确定出载波环锁定良好。载波环和码环相互关联，一旦其中一个失锁则另一个也随后会失锁。当环路锁定检测器判定两个环路都锁定良好时，环路锁定检测器将鉴频处理得到的频率差发送给环路滤波器，环路滤波器的环路带宽作为跟踪环路的初始设置参数预先设定好。频率差经过预设环路带宽的环路滤波器进行滤除环路噪声的处理，并将处理结果反馈给本地载波NCO用于下一次修正复现载波频率。当环路锁定检测器判定其中一环路失锁时，则跳出跟踪阶段，重新进入捕获阶段。传统的导航跟踪方案中，由于环路滤波器的设计固定，其环路带宽是固定的；那么在不同的工作场景下，使用同一组环路滤波器的参数(环路带宽、阻尼系数等)，其性能较差。例如，当初始的频率差较小时，若初始的环路带宽设置较大，则在载波环路修正载波频率的过程中会发生修正频率大于实际频差，增大了频率收敛范围，使得环路的锁定时间较长。而当初始的频率差较大，若初始的环路带宽设置较小，使得环路修正载波频率小于实际频差，使得调节过程发生振荡，增加了锁定环路的时间。
技术实现思路
本专利技术实施例提出了一种实现导航跟踪的方法和装置，能够缩短环路的锁定时间。本专利技术实施例提出了一种实现导航跟踪的方法，包括：导航接收机在跟踪阶段根据上一次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的上一次频率差生成本次本地载波信号；导航接收机根据进入跟踪阶段的数字中频信号计算本次载噪比，根据本次本地载波信号与数字中频信号计算本次频率差；导航接收机根据本次载噪比和本次频率差判断出跟踪环路锁定，根据本次载噪比和本次频率差计算实际环路带宽；导航接收机根据实际环路带宽设置导航接收机的环路滤波器，通过环路滤波器对本次频率差进行滤除噪声处理；导航接收机继续执行根据本次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的本次频率差生成下一次本地载波信号的步骤。可选的，所述导航接收机根据进入跟踪阶段的数字中频信号计算本次载噪比，根据本次本地载波信号与数字中频信号计算本次频率差包括：所述导航接收机对进入跟踪阶段的数字中频信号进行相关处理；所述导航接收机对所述本次本地载波信号和相关处理后的信号进行图像抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现导航跟踪的方法，其特征在于，包括：导航接收机在跟踪阶段根据上一次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的上一次频率差生成本次本地载波信号；导航接收机根据进入跟踪阶段的数字中频信号计算本次载噪比，根据本次本地载波信号与数字中频信号计算本次频率差；导航接收机根据本次载噪比和本次频率差判断出跟踪环路锁定，根据本次载噪比和本次频率差计算实际环路带宽；导航接收机根据实际环路带宽设置导航接收机的环路滤波器，通过环路滤波器对本次频率差进行滤除噪声处理；导航接收机继续执行根据本次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的本次频率差生成下一次本地载波信号的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种实现导航跟踪的方法，其特征在于，包括：导航接收机在跟踪阶段根据上一次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的上一次频率差生成本次本地载波信号；导航接收机根据进入跟踪阶段的数字中频信号计算本次载噪比，根据本次本地载波信号与数字中频信号计算本次频率差；导航接收机根据本次载噪比和本次频率差判断出跟踪环路锁定，根据本次载噪比和本次频率差计算实际环路带宽；导航接收机根据实际环路带宽设置导航接收机的环路滤波器，通过环路滤波器对本次频率差进行滤除噪声处理；导航接收机继续执行根据本次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的本次频率差生成下一次本地载波信号的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导航接收机根据进入跟踪阶段的数字中频信号计算本次载噪比，根据本次本地载波信号与数字中频信号计算本次频率差包括：所述导航接收机对进入跟踪阶段的数字中频信号进行相关处理；所述导航接收机对所述本次本地载波信号和相关处理后的信号进行图像抑制处理；所述导航接收机对图像抑制处理后的信号进行积分累加；所述导航接收机根据积分累加后的信号计算本次载噪比，并对积分累加后的信号进行鉴频处理得到本次本地载波信号和数字中频信号之间的本次频率差。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：所述导航接收机对进入跟踪阶段的数字中频信号进行相关处理之前，在捕获阶段成功捕获到可见的卫星信号，根据捕获到的卫星信号获得粗略的C/A码码相位和粗略的多普勒频率，进入所述跟踪阶段；所述导航接收机在所述跟踪阶段根据粗略的C/A码码相位生成C/A码；所述导航接收机对进入跟踪阶段的数字中频信号进行相关处理包括：所述导航接收机将进入所述跟踪阶段的数字中频信号与所述C/A码进行相关处理；所述导航接收机在跟踪阶段根据上一次本地载波信号的频率和进行滤除噪声处理后的上一次频率差生成本次本地载波信号包括：所述导航接收机将所述粗略的多普勒频率作为所述上一次本地载波信号的频率，并取所述进行滤除噪声处理后的上一次频率差为0，生成频率为所述粗略的多普勒频率的本次本地载波信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：所述导航接收机在所述捕获阶段根据所述卫星信号得到估计的导航接收机的动态参数；所述导航接收机在所述捕获阶段根据估计的动态参数预估跟踪环路的带宽；所述根据本次载噪比和本次频率差计算实际环路带宽后，所述导航接收机判断出预估的跟踪环路的带宽和所述实际环路带宽之间的差值的绝对值大于或等于第三预设门限，根据第1次频率差和第1次本地载波信号的频率的和值到第n次频率差和第n次本地载波信号的频率的和值计算所述导航接收机的动态参数，并继续执行所述导航接收机根据计算得到的动态参数捕获可见的卫星信号的步骤；其中，n为本次循环的次数。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：当所述导航接收机根据所述本次载噪比和所述本次频率差判断出跟踪环路失锁时，所述导航接收机重新进入捕获阶段继续执行捕获可见的卫星信号的步骤。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据本次载噪比和本次频率差计算实际环路带宽包括：按照公式计算所述实际环路带宽；其中，为所述实际环路带宽，N为环路阶数，a为不同的环路阶数对应的系数，T为积分时间，Δf2(N-1)为所述本次频率差对时间的(N－1)阶导数，λL1为载波波长。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述环路阶数根据捕获阶段获得的估计的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋挥师，徐雄伟，刘晓燕，赵海龙，孙涛，
申请(专利权)人：大唐半导体设计有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11