载波半周跳变检测方法、基带芯片及卫星导航接收机技术

本发明专利技术公开了一种载波半周跳变检测方法，包括实时接收卫星信号导航电文信息；预测卫星信号导航电文的符号；实时计算相位锁定检测值；判定是否发生载波半周跳变；启动计时器记录和跟踪处于不稳定的时间；判定半周跳变是否结束；最终判定是否发生了半周跳变。本发明专利技术还公开了一种包括所述载波半周跳变检测方法的基带芯片，以及一种包括了所述载波半周跳变检测方法和基带芯片的卫星导航接收机。本发明专利技术在信号处理端，通过监测载波跟踪环路稳定状态，结合导航电文符号变化来判断是否发生了载波半周跳变；因此本发明专利技术在根源上解决了载波半周跳变检测问题，比现有的在解算端检测的方法更加准确可靠，而且可靠性更高，准确性更好，更加易于实施。

【技术实现步骤摘要】
载波半周跳变检测方法、基带芯片及卫星导航接收机
本专利技术属于卫星导航定位领域，具体涉及一种载波半周跳变检测方法、基带芯片及卫星导航接收机。
技术介绍
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，卫星定位和导航技术已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保证定位的精度和可靠性，就成为了卫星定位导航技术的研究重点之一。在卫星导航高精度动态定位应用中，卫星信号经常被树木、高楼等遮挡，从而造成信号的短暂失锁；此时就会出现载波相位测量值的半周跳变(跳变值为半周的整数倍)。载波相位半周跳变会引起定位的偏差，因此需要检测出这种半周跳变，才能保证定位结果的准确和可靠。针对载波半周跳变的检测，现有技术方案是在解算端，通过载波相位的双频组合、历元间差分、多项式拟合等方法来检测。此方法原理是将不同时刻的载波相位测量值看做一条平滑曲线，通过检测曲线上的突变点来判断是否发生了周跳。但是，此方法只能检测出超过1周的较大跳变。同时，由于测量误差的存在，特别是在动态树木遮挡等恶劣环境中，载波相位的测量误差可能达到5cm以上，因此无法准确检测出只有10cm量级的半周跳变。因此，实际应用中经常出现大量的漏警和错误检测，导致定位结果出现较大偏差，影响高精度定位的准确性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种可靠性高、准确性好且易于实施的载波半周跳变检测方法。本专利技术的目的之二在于提供一种包括了所述载波半周跳变检测方法的基带芯片。本专利技术的目的之三在于提供一种包括了所述载波半周跳变检测方法和基带芯片的卫星导航接收机。本专利技术提供的这种载波半周跳变检测方法，包括如下步骤：S1.实时接收卫星信号导航电文信息；S2.实时预测卫星信号导航电文的符号；S3.根据跟踪环路状态，实时计算相位锁定检测值；S4.将步骤S3得到的相位锁定检测值，与设定值进行大小判断，从而判定是否发生载波半周跳变；S5.根据步骤S4的判定结果，启动计时器，并记录和跟踪处于不稳定的时间；S6.实时计算相位锁定检测值，并判断相位锁定检测值是否恢复到正常设定值，从而判定半周跳变是否结束；S7.根据步骤S6得到的判定结果，以及卫星信号导航电文的符号，最终判定是否发生了半周跳变。所述的实时计算相位锁定检测值，具体为采用如下算式计算相位锁定检测值pld：式中I为同相支路相关累加值；Q为正交支路相关累加值；pld的取值范围为[-1,1]。步骤S4所述的将步骤S3得到的相位锁定检测值，与设定值进行大小判断，从而判定是否发生载波半周跳变，具体为采用如下规则判定是否发生载波半周跳变：设定值为-1；若相位锁定检测值pld未达到-1，则判定未发生载波半周跳变；此时继续进行下一个周期的判定；若相位锁定检测值pld达到-1，则判定进入了半周跳变的过程。步骤S5所述的根据步骤S4的判定结果，启动计时器，并记录和跟踪处于不稳定的时间，具体为若判定进入了半周跳变的过程，则启动计时器，并记录和跟踪处于不稳定的时间。步骤S6所述的实时计算相位锁定检测值，并判断相位锁定检测值是否恢复到正常设定值，从而判定半周跳变是否结束，具体为采用如下步骤判定半周跳变是否结束：正常设定值为1；若相位锁定检测值pld未恢复到正常设定值1，则判定半周跳变未结束，跟踪仍然处于不稳定状态，此时继续记录和跟踪处于不稳定的时间；若相位锁定检测值pld恢复到了正常设定值1，则判定半周跳变过程已经结束。步骤S7所述的根据步骤S6得到的判定结果，以及卫星信号导航电文的符号，最终判定是否发生了半周跳变，具体为采用如下步骤判定最终是否发生了半周跳变：若记录和跟踪的时间未超过一个电文符号周期，则判定半周跳变过程在一个电文符号周期内完成；此时，若一个电文符号周期内相关值的符号一致，则判定最终未发生半周跳变；若一个电文符号周期内相关值的符号不一致，则判定最终发生了半周跳变；若记录和跟踪的时间超过了一个电文符号周期，则判定半周跳变过程未在一个电文符号周期内完成；此时，若恢复稳定后导航电文的符号与步骤S2预测的卫星信号导航电文的符号一致，则表明最终未发生半周跳变；若恢复稳定后导航电文的符号与步骤S2预测的卫星信号导航电文的符号不一致，则表明最终发生了半周跳变。本专利技术还提供了一种基带芯片，该芯片包括了上述的载波半周跳变检测方法。本专利技术还提供了一种包括了上述载波半周跳变检测方法和基带芯片的卫星导航接收机。本专利技术提供的这种载波半周跳变检测方法、基带芯片及卫星导航接收机，在基带芯片信号处理端，通过监测载波跟踪环路稳定状态，结合导航电文符号变化来判断是否发生了载波半周跳变；因此本专利技术是从载波半周跳变发生的原理出发，在根源上解决了载波半周跳变检测问题，比现有的在解算端检测的方法更加准确可靠，而且可靠性更高，准确性更好，更加易于实施。附图说明图1为本专利技术方法的方法流程示意图。图2为本专利技术方法的卫星导航基带芯片载波跟踪环路跟踪位置示意图。具体实施方式如图1所示为本专利技术方法的方法流程示意图：本专利技术提供的这种载波半周跳变检测方法，包括如下步骤：S1.实时接收卫星信号导航电文信息；S2.实时预测卫星信号导航电文的符号；S3.根据跟踪环路状态，实时计算相位锁定检测值。具体为采用如下算式计算相位锁定检测值pld：式中I为同相支路相关累加值；Q为正交支路相关累加值；pld的取值范围为[-1,1]；S4.将步骤S3得到的相位锁定检测值，与设定值进行大小判断，从而判定是否发生载波半周跳变；具体为采用如下规则判定是否发生载波半周跳变：设定值为-1；若相位锁定检测值pld未达到-1，则判定未发生载波半周跳变；此时继续进行下一个周期的判定；若相位锁定检测值pld达到-1，则判定进入了半周跳变的过程；如图2所示：图2是以I支路能量为X轴，Q支路能量为Y轴的坐标系，载波跟踪环路稳定跟踪后，信号能量全部集中在I支路，Q支路只有噪声，因此稳定跟踪的位置位于X轴附近，当导航电文符号为正时，I支路能量的符号也为正，此时位于稳定点A，当导航电文符号为负时，I支路能量也为负，此时位于稳定点B。导航电文的符号以一定的周期不断变换(GPS系统的L1CA信号导航电文周期为20ms)，环路稳定跟踪点也在A点和B点来回变换；当卫星信号被树木、高楼等遮挡导致跟踪不稳时，信号能量不再集中在I支路，而是分散在I、Q两个支路中，此时跟踪位置可能落在图一坐标系的任意位置。极端情况下，当信号能量全部集中到Q支路时，跟踪位置就会落到图1中的C位置，称为不稳定点；环路跟踪的稳定程度可根据相位锁定检测指标进行判断，相位锁定检测值的定义为：pld的取值范围为[-1,1]，在稳定点A和B，pld值为1，在不稳定点C，pld值为-1；按照周跳产生的原理，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种载波半周跳变检测方法，包括如下步骤：/nS1.实时接收卫星信号导航电文信息；/nS2.实时预测卫星信号导航电文的符号；/nS3.根据跟踪环路状态，实时计算相位锁定检测值；/nS4.将步骤S3得到的相位锁定检测值，与设定值进行大小判断，从而判定是否发生载波半周跳变；/nS5.根据步骤S4的判定结果，启动计时器，并记录和跟踪处于不稳定的时间；/nS6.实时计算相位锁定检测值，并判断相位锁定检测值是否恢复到正常设定值，从而判定半周跳变是否结束；/nS7.根据步骤S6得到的判定结果，以及卫星信号导航电文的符号，最终判定是否发生了半周跳变。/n

【技术特征摘要】
1.一种载波半周跳变检测方法，包括如下步骤：
S1.实时接收卫星信号导航电文信息；
S2.实时预测卫星信号导航电文的符号；
S3.根据跟踪环路状态，实时计算相位锁定检测值；
S4.将步骤S3得到的相位锁定检测值，与设定值进行大小判断，从而判定是否发生载波半周跳变；
S5.根据步骤S4的判定结果，启动计时器，并记录和跟踪处于不稳定的时间；
S6.实时计算相位锁定检测值，并判断相位锁定检测值是否恢复到正常设定值，从而判定半周跳变是否结束；
S7.根据步骤S6得到的判定结果，以及卫星信号导航电文的符号，最终判定是否发生了半周跳变。


2.根据权利要求1所述的载波半周跳变检测方法，其特征在于所述的实时计算相位锁定检测值，具体为采用如下算式计算相位锁定检测值pld：



式中I为同相支路相关累加值；Q为正交支路相关累加值；pld的取值范围为[-1,1]。


3.根据权利要求2所述的载波半周跳变检测方法，其特征在于步骤S4所述的将步骤S3得到的相位锁定检测值，与设定值进行大小判断，从而判定是否发生载波半周跳变，具体为采用如下规则判定是否发生载波半周跳变：
设定值为-1；
若相位锁定检测值pld未达到-1，则判定未发生载波半周跳变；此时继续进行下一个周期的判定；
若相位锁定检测值pld达到-1，则判定进入了半周跳变的过程。


4.根据权利要求3所述的载波半周跳变检测方法，其特征在于步骤S5所述的根据步骤S4的判定结果，启动计时器，并记录和跟踪处于不稳定的时间，具体为若判定进入了半周跳变的过程，则启动计时器，并记录和跟踪...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东会，向为，郑彬，易文鑫，
申请(专利权)人：湖南北云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43