【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基带信号处理。
技术介绍
1、gnss多径效应是指gnss信号由于传输过程中存在遮挡，使接收信号中混有多径信号，造成信号幅值、载波相位和伪码延迟变化，引入定位解算误差，从而影响接收机定位精度的现象。根据伪随机噪声码的自相关特性，当多径信号相对于视距信号的延迟在1个码片之内时，接收机接收的合成信号和本地产生信号之间的相关函数发生畸变，产生解算误差。多径误差由于时间和空间上的弱相关性难以使用误差建模、差分技术等方法消除，从而严重影响城市环境下的卫星导航定位精度。
2、特别是随着卫星导航定位系统的发展，现代化卫星导航系统通过采用boc调制和mboc调制来解决频段拥挤的问题。boc、mboc信号虽然有着良好的抗多径性能，但是由于其自相关函数的多峰特性，容易导致跟踪环路发生误锁现象，针对该类信号的多径抑制一般通过构造特殊相关函数来进行侧峰的消除以及主峰的改善，从而实现boc信号的多径误差抑制。这类方法难以在完全消除侧峰的同时达到较好的多径抑制性能。
技术实现思路
1、专利技术目的：未解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法及跟踪环路。
2、技术方案：本专利技术提供了一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，具体包括如下步骤：
3、步骤1：捕获初始卫星信号，锁定载波环路，采用本地nco产生初始的本地载波信号和本地伪码，并构建梯度迭代计算的代价函数；
4、步骤2：对本地载波信号进行正交分离产生一对正交信
5、步骤3：进行第k次梯度迭代计算，采用本地伪码nco根据第k-1次梯度迭代产生的第k次梯度迭代时本地信号和输入信号之间的伪码相位差，产生本地伪码；
6、步骤4：将正交信号i(n)和q(n)分别与本地伪码进行伪码相关运算，得到第k次梯度迭代时的信号i(n)与本地伪码相关的支路序列以及信号q(n)与本地伪码相关的支路序列；
7、步骤5：对步骤4中的每个支路序列进行积分求和；
8、步骤6：基于步骤5得到的积分求和后的信号，计算第k次梯度迭代时代价函数的离散值，并基于离散值计算第k+1次梯度迭代时本地信号和中频信号之间的伪码相位差；
9、步骤7：采用本地nco根据载波环路输出的载波相位差产生本地载波信号，判断第k+1次梯度迭代时本地信号和中频信号之间的伪码相位差是否小于预设的阈值，若是，则不对梯度迭代计算的步长进行调整，然后转步骤2；否则根据本次迭代计算得到的伪码相位差对梯度迭代计算的步长进行调整，然后转步骤2。
10、进一步的，所述步骤2中的信号i(n)和q(n)的表达式为：
11、i(n)＝ac(n)d(n)cos(θ0-θ1)
12、q(n)＝-ac(n)d(n)sin(θ0-θ1)
13、其中，a表示中频信号的幅值；c(n)表示中频信号中调制的伪码序列；d(n)表示中频信号中调制的数据码序列；θ0表示中频信号的载波初始相位；θ1表示本地载波信号的初始相位；n表示时刻。
14、进一步的，所述步骤4中的采用差分运算将正交信号i(n)和q(n)分别与本地伪码进行伪码相关运算，所述差分运算为前向差分或后向差分；当采用前向差分时，则采用超前相关器，进行伪码相关运算；当采用后向差分时，则采用滞后相关器，进行伪码相关运算，信号i(n)与本地伪码相关的支路序列包括如下：
15、i1(n)＝i(n)c1
16、ip1(n)＝i(n)c1(n)
17、i2(n)＝i(n)c2
18、ip2(n)＝i(n)c2(n)
19、其中，c1(n)表示本地boc即时码序列，c2(n)表示本地prn即时码序列，ip1(n)表示i(n)与本地boc即时码序列相关的支路序列，ip2(n)表示i(n)与本地prn即时码序列相关的支路序列；当采用向前差分时，c1表示本地boc超前码序列，c2表示本地prn超前码序列，i1(n)表示i(n)与本地boc超前码序列相关的支路序列，i2(n)表示i(n)与本地prn超前码序列相关的支路序列；当采用后向差分时，c1表示本地boc滞后码序列，c2表示本地prn滞后码序列，i1(n)表示i(n)与本地boc滞后码序列相关的支路序列，i2(n)表示i(n)与本地prn滞后码序列相关的支路序列，d表示相关器间距；
20、信号q(n)与本地伪码相关的支路序列包括如下：
21、q1(n)＝q(n)c1
22、qp1(n)＝q(n)c1(n)
23、q2(n)＝q(n)c2
24、qp2(n)＝q(n)c2(n)
25、其中，qp1(n)表示q(n)与本地boc即时码序列相关的支路序列，qp2(n)表示q(n)与本地prn即时码序列相关的支路序列，采用向前差分时，q1(n)表示q(n)与本地boc超前码序列相关的支路序列，q2(n)表示q(n)与本地prn超前码序列相关的支路序列；当采用后向差分时，q1(n)表示q(n)与本地boc滞后码序列相关的支路序列，q2(n)表示q(n)与本地prn滞后码序列相关的支路序列。
26、进一步的，所述步骤5中对每个支路序列按照如下公式进行积分求和：
27、
28、
29、
30、
31、
32、
33、
34、
35、其中，t表示积分时间，fs表示采样率。
36、进一步的，所述步骤1中的构建的梯度迭代计算的代价函数为：
37、
38、其中，rmboc表示boc的伪码自相关函数，rmboc/prn表示boc和prn码之间的互相关函数，n表示代价函数的阶数，maxx表示使得代价函数归一化的最大值，γ表示调节因子。
39、进一步的，所述步骤6中若采用前向差分，则第k次梯度迭代时代价函数的离散值包括代价函数上的即时和超前相关值，表达式如下所示：
40、
41、
42、其中，cmp表示第k次梯度迭代时，代价函数上的即时相关值，cme表示第k次梯度迭代时，代价函数上的超前相关值，n为代价函数的阶数，其中，sp1,sp2,s1,s2的表达式如下所述：
43、
44、
45、
46、
47、此时，i1为对i(n)与本地boc超前码序列相关的支路序列积分求和的值，i2为对i(n)与本地prn超前码序列相关的支路序列积分求和的值，q1为对q(n)与本地boc超前码序列相关的支路序列积分求和的值，q2为对q(n)与本地prn超前码序列相关的支路序列积分求和的值；
48、若采用后向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤2中的信号i(n)和q(n)的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤4中的采用差分运算将正交信号i(n)和q(n)分别与本地伪码进行伪码相关运算，所述差分运算为前向差分或后向差分；当采用前向差分时，则采用超前相关器，进行伪码相关运算；当采用后向差分时，则采用滞后相关器，进行伪码相关运算，信号i(n)与本地伪码相关的支路序列包括如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤5中对每个支路序列按照如下公式进行积分求和：
5.根据权利要求4所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤1中的构建的梯度迭代计算的代价函数为：
6.根据权利要求4所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤6中若采用前向差分，则第k次梯度迭代时代价函数的离散值包括代价函数
7.根据权利要求6所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，当采用前向差分时，则根据如下公式计算本地信号和中频信号之间的伪码相位差：
8.用于权利要求1所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法的跟踪环路，其特征在于，包括载波NCO模块，载波剥离模块，伪码相关运算模块，积分器和梯度迭代控制器，伪码NCO模块；
...【技术特征摘要】
1.一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤2中的信号i(n)和q(n)的表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤4中的采用差分运算将正交信号i(n)和q(n)分别与本地伪码进行伪码相关运算，所述差分运算为前向差分或后向差分；当采用前向差分时，则采用超前相关器，进行伪码相关运算；当采用后向差分时，则采用滞后相关器，进行伪码相关运算，信号i(n)与本地伪码相关的支路序列包括如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于梯度迭代的卫星信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤5中对每个支路序列按照如下公式进...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆化，邵晨，许睿，赖际舟，李荣冰，李一能，李方东，张且且，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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