一种适用于卫星导航弱信号的捕获转跟踪控制方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于卫星导航弱信号的捕获转跟踪控制方法，每次捕获成功后转闭环跟踪之前执行如下步骤：S1、进行积分时长为T/2的短时相干积分并存储短时相干积分结果，T为卫星导航信号的伪码周期；S2、进行叉积和点积运算，得到单个伪码周期叉积C和单个伪码周期点积D；S3、对单个伪码周期叉积C和单个伪码周期点积D进行非相干累积，得到叉积非相干累积值和点积非相干累加值；S4、计算鉴频误差Δf

【技术实现步骤摘要】
一种适用于卫星导航弱信号的捕获转跟踪控制方法


[0001]本专利技术属于卫星导航
，是涉及本专利技术涉及一种弱信号捕获转跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]在卫星导航接收机处理中，捕获频率的精度受限于捕获算法的扫频步进选取或相干积分长度的选择等因素，有时会导致捕获后的残留频偏较大。若捕获转跟踪残留的频偏太大，超过了接收机跟踪环路的牵引范围，那么接收机的跟踪环路将无法正常工作，导致捕获转跟踪失锁或者假锁等问题，影响接收机性能。另外，采用频率扩展的短相干积分跟踪方式，在弱信号环境下会因为相干时间较短导致接收机的鉴频和鉴相误差较大，造成初始跟踪环路不稳定、收敛时间较长等问题。因此要解决以上问题，就需要一种适用于强弱信号的捕获转跟踪控制方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，克服现有技术的不足，提供一种适用于弱信号的捕获转跟踪控制方法，提高弱信号下捕获转跟踪频率估计精度、增加捕获转跟踪成功概率、加快载波跟踪环路收敛速度。
[0004]本方法的技术解决方案是：一种适用于卫星导航弱信号的捕获转跟踪控制方法，其特征在于每次捕获成功后转闭环跟踪之前执行如下步骤：
[0005]S1、将跟踪通道的相关器配置为采用本地伪码即时路对外部输入的卫星导航基带信号进行积分时长为T/2的短时相干积分并存储短时相干积分结果，T 为卫星导航信号的伪码周期；
[0006]S2、将每个伪码周期前半个周期的同相路短时相干积分值结果ip_pre和正交路短时相干积分结果qp_pre与后半个周期的同相路短时相干积分值结果 ip和正交路短时相干积分结果qp，进行叉积和点积运算，得到单个伪码周期叉积C和单个伪码周期点积D；
[0007]S3、对单个伪码周期叉积C和单个伪码周期点积D进行非相干累积，得到叉积非相干累积值和点积非相干累加值；
[0008]S4、根据叉积非相干累积值和点积非相干累加值，计算鉴频误差Δf
k
；
[0009]S6、将利用估计频差Δf
k
对捕获阶段提供的卫星信号多普勒值进行修正，得到闭环跟踪初始载波偏移值，并据此配置跟踪通道的本地载波频率；
[0010]S7、将跟踪通道配置为每个伪码周期输出一次相干积分结果，结束上述捕获转跟踪开环估计控制流程，开始闭环跟踪流程。
[0011]优选地，所述单个伪码周期的叉积C的计算公式为：
[0012]C＝qp
×
ip_pre
‑
ip
×
qp_pre。
[0013]优选地，所述单个伪码周期的点积D的计算公式为：
[0014]D＝ip
×
ip_pre+qp
×
qp_pre。
[0015]优选地，叉积非相干累积值Y的计算公式如下：
[0016][0017]其中，N为非相干累计次数。
[0018]优选地，点积非相干累积值X的计算公式为：
[0019][0020]其中，N为非相干累计次数。
[0021]优选地，所述鉴频误差Δf
k
的计算公式如下：
[0022][0023]优选地，所述步骤S6的修正方法为：
[0024]Δf＝Δf
Acqu
+Δf
k
[0025]其中，Δf
Acqu
为捕获模块提供的导航卫星捕获多普勒值。
[0026]所述步骤S3非相干累积次数N的取值范围是10～20。
[0027]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0028](1)、本专利技术采用软件处理的方法实现，在不增加现有捕获资源的情况下，大大提高了捕获转跟踪的频率精度，提高了弱信号环境下频率估计的准确性且耗时较短，不会影响后续正常的闭环跟踪。提高了环路捕获和跟踪的健壮性，保证了接收机工作的连续性、有效性和可靠性；
[0029](2)、本专利技术方法步骤程序简单，耗时较短，不会影响后续正常的闭环跟踪。
[0030](3)、通过本专利技术提供的方法可以估计
‑
138dBm以上信号
±
500Hz的频率误差，提高弱信号下捕获转跟踪频率估计精度、增加捕获转跟踪成功概率、加快载波跟踪环路收敛速度。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例适用于弱信号的捕获转跟踪控制方法流程图。
[0032]图2为本专利技术实施例基于点叉积非相干累积的频率估计器原理图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图对本专利技术进行详细描述。
[0034]为了解决弱信号下捕获精度不满足转跟踪需求问题，这里在环路闭环跟踪之前，增加了一个短时相干和多次非相干累积相结合的开环频率估计模块，可以用较短的时间估计捕获频率误差，对跟踪环路进行补偿后再转到正常的闭环跟踪控制。
[0035]本专利技术提供了一种适用于卫星导航弱信号的捕获转跟踪控制方法，该方法为每次捕获成功后转闭环跟踪之前执行如下步骤：
[0036]S1、将跟踪通道的相关器配置为采用本地伪码即时路对外部输入的卫星导航基带信号进行积分时长为T/2的短时相干积分并存储短时相干积分结果，T 为卫星导航信号的伪码周期；
[0037]S2、将每个伪码周期前半个周期的同相路短时相干积分值结果ip_pre和正交路短时相干积分结果qp_pre与后半个周期的同相路短时相干积分值结果 ip和正交路短时相干积分结果qp，进行叉积和点积运算，得到单个伪码周期叉积C和单个伪码周期点积D；
[0038]所述单个伪码周期的叉积C的计算公式为：
[0039]C＝qp
×
ip_pre
‑
ip
×
qp_pre。
[0040]所述单个伪码周期的点积D的计算公式为：
[0041]D＝ip
×
ip_pre+qp
×
qp_pre。
[0042]S3、对单个伪码周期叉积C和单个伪码周期点积D进行非相干累积，得到叉积非相干累积值和点积非相干累加值；
[0043]叉积非相干累积值Y的计算公式如下：
[0044][0045]其中，N为非相干累计次数。
[0046]点积非相干累积值X的计算公式为：
[0047][0048]其中，N为非相干累计次数。
[0049]S4、根据叉积非相干累积值和点积非相干累加值，计算鉴频误差Δf
k
；
[0050]所述鉴频误差Δf
k
的计算公式如下：
[0051][0052]S6、将利用估计频差Δf
k
对捕获阶段提供的卫星信号多普勒值进行修正，得到闭环跟踪初始载波偏移值，并据此配置跟踪通道的本地载波频率；
[0053]S7、将跟踪通道配置为每个伪码周期输出一次相干积分结果，结束上述捕获转跟踪开环估计控制流程，开始闭环跟踪流程。
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于卫星导航弱信号的捕获转跟踪控制方法，其特征在于每次捕获成功后转闭环跟踪之前执行如下步骤：S1、将跟踪通道的相关器配置为采用本地伪码即时路对外部输入的卫星导航基带信号进行积分时长为T/2的短时相干积分并存储短时相干积分结果，T为卫星导航信号的伪码周期；S2、将每个伪码周期前半个周期的同相路短时相干积分值结果ip_pre和正交路短时相干积分结果qp_pre与后半个周期的同相路短时相干积分值结果ip和正交路短时相干积分结果qp，进行叉积和点积运算，得到单个伪码周期叉积C和单个伪码周期点积D；S3、对单个伪码周期叉积C和单个伪码周期点积D进行非相干累积，得到叉积非相干累积值和点积非相干累加值；S4、根据叉积非相干累积值和点积非相干累加值，计算鉴频误差Δf
k
；S6、将利用估计频差Δf
k
对捕获阶段提供的卫星信号多普勒值进行修正，得到闭环跟踪初始载波偏移值，并据此配置跟踪通道的本地载波频率；S7、将跟踪通道配置为每个伪码周期输出一次相干积分结果，结束上述捕获转跟踪开环估计控制流程，开始闭环跟踪流程。2.根据权利要求1所述的一种适用于弱信号的捕获转跟踪控制方法，其特征在于所述单个伪码周期的叉积C的计算公式为：C＝qp
×

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娜，崔莹莹，杨虎，韩琦，王瑞君，
申请(专利权)人：北京航天自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：