【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所公开的实施例总体上涉及卫星通信。更特别地，所公开的实施例涉及在gnss接收器中的时钟和载波信号跟踪。
技术介绍
1、在全球导航卫星系统(gnss)(例如，全球定位系统(gps))中的接收器使用基于来自卫星的视线信号的距离测量。由gnss接收器接收到的卫星信号的信号强度很弱，大约为10-16瓦，并且还存在各种误差。在下文被称为“时钟误差”的一种误差是由于如下事实：gnss接收器通常使用晶体时钟，该晶体时钟的准确性低于由gnss发射器通常使用的原子时钟。此外，gnss卫星以经受多种失真的载波频率进行传送，失真包括由于gnss发射器(即，卫星)和gnss接收器(即，可移动对象)之间的相对运动而导致的视线多普勒移位(line-of-sightdoppler shift)。在被称为载波跟踪的过程中必须考虑这些失真，以便准确地再现卫星的数据信号。
技术实现思路
1、本公开的一些实施例提供了用于根据来自卫星的信号对可移动对象进行导航的系统和方法。在一些实施例中，可移动对象使用多个(例如，对应数量的)不同的信号处理信道(本文有时称为“信道”)来从多个卫星接收并处理gnss卫星信号(本文有时称为“卫星导航信号”或“卫星信号”)。对于每个信号处理信道，测量并累加载波相位中的误差(例如，对应卫星信号的本地产生的副本的误差)。这些误差被用于校正时钟误差并且被用于载波跟踪两者。例如，使用惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)或可移动对象的速度估计值来估计和考虑视线多普勒
2、因为使用来自多个信道(其可以对应于少到四个信道，但更典型的是8个或更多个信道，并且可能是数十个或甚至数百个信道)的信号来估计时钟误差，因此以比载波信号更频繁地(例如，每毫秒，而不是每五毫秒)校正时钟误差是可能的并且通常是有益的。当使用单级解调来校正两种误差时，以比载波信号的速率更快的速率校正时钟误差会导致两个信号沿相反方向漂移，这是因为对时钟误差的校正被有效地计数多次。只要接收器有足够分配的存储器来存储这两种校正，这通常不会对gnss接收器的性能产生不利影响。当以软件实施时，分配足够的存储器通常不是问题，这是因为存储器可以按需重新分配。然而，如果使用单级信号解调和相关累加硬件来控制时钟nco(numerically controlledoscillator，数控振荡器)和信道载波nco，但是对于时钟和信道载波更新环路具有不同的迭代/更新速率，则时钟nco和信道载波nco的相反漂移会对gnss接收器的操作产生不利影响。
3、为此，提供了一种使用双级误差校正方案来根据来自卫星的信号对可移动对象进行导航的方法，其中在跟踪载波信号时故意不考虑经校正的时钟信号(例如，以避免多重计数)。该方法在可移动对象处执行(例如，通过在移动接收器处的导航模块，其中导航模块包括用于从多个卫星接收卫星导航信号的卫星接收器)。该方法包括从多个卫星接收卫星导航信号。该方法包括对于多个信道中的每个相应信道，处理所接收的卫星导航信号中的对应卫星导航信号，处理所述对应卫星导航信号包括：使用所述相应信道的第一误差校正级来生成所述可移动对象的时钟的时钟误差的估计值；以及使用所述相应信道的第二误差校正级来生成所述相应信道的相应载波跟踪误差的估计值，所述相应信道的所述第二误差校正级与所述相应信道的所述第一误差校正级不同。每个信道(例如，使用信道跟踪环路)处理所接收到的卫星导航信号中的对应卫星导航信号。所述方法包括根据所述时钟误差的估计值和所述多个信道中的每个信道的所述相应载波跟踪误差的估计值，计算所述可移动对象的位置估计值和速度估计值。所述方法包括根据所述可移动对象的所计算的位置估计值和速度估计值来执行用于所述可移动对象的导航功能。
4、注意，所述多个信道中的每个信道通常被用于维持与不同卫星导航信号的锁定或同步。例如，对于可移动对象的视野中的由n个卫星组成的一组卫星，每个卫星发射两个卫星导航信号(例如，在两个不同的频率上)，将使用2n个信道来维持与来自这n个卫星的信号的锁定或同步。
5、此外，提供了一种用于可移动对象的导航模块。所述导航模块包括：一个或更多个处理器、用于从多个卫星接收卫星导航信号的卫星接收器、和多个信道跟踪环路。所述多个信道跟踪环路中的每个信道跟踪环路对应于多个信道中的相应信道，并且具有第一误差校正级和第二误差校正级。每个信道跟踪环路处理所接收的卫星导航信号中的对应卫星导航信号并且每个信道跟踪环路被配置为：使用所述相应信道的第一误差校正级来生成所述可移动对象的时钟的时钟误差的估计值；以及使用所述相应信道的第二误差校正级来生成所述相应信道的相应载波跟踪误差的估计值，所述相应信道的所述第二误差校正级与所述相应信道的所述第一误差校正级不同。用于可移动对象的导航模块还包括导航应用模块，所述导航应用模块被配置为：根据所述时钟误差的估计值和所述多个信道中的每个信道的所述相应载波跟踪误差的估计值，计算所述可移动对象的位置估计值和速度估计值；以及根据所述可移动对象的所计算的位置估计值和速度估计值来执行用于所述可移动对象的导航功能。
6、因此，提供了用于对可移动对象进行导航的改进的系统和方法，特别是关于载波和时钟跟踪。
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1.一种用于可移动对象的导航模块，包括：
2.根据权利要求1所述的导航模块，其中，每个信道跟踪环路进一步被配置为：
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的导航模块，其中，所述多个信道跟踪环路被集成在专用集成电路(ASIC)上并由该专用集成电路执行。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的导航模块，其中，以第一速率生成所述时钟误差的所述估计值，并且以第二速率生成所述多个信道中的每个信道的所述相应载波跟踪误差的所述估计值，所述第二速率慢于所述第一速率。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的导航模块，其中，在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中，所述相应信道的所述第一误差校正级与所述相应信道的所述第二误差校正级的输出是解耦的。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的导航模块，其中，在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中，所述相应信道的所述第二误差校正级与所述相应信道的所述第一误差校正级的输出是解耦的。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的导航模块，其中，在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中，
8.根据权利要求7所述的导航模块，其中，在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中的所述第一累加器产生第一累加信号，所述第一累加信号被馈送到时钟跟踪环路。
9.根据权利要求7至8中的任一项所述的导航模块，其中，所述多个信道中的每个信道处理所接收的卫星导航信号中的对应卫星导航信号，并且所述多个信道中的每个信道包括所述多个信道跟踪环路中的对应信道跟踪环路；并且在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中的所述第二累加器产生第二累加信号，所述第二累加信号被用于生成所接收的卫星导航信号的、与所述相应信道跟踪环路对应的本地代码信号和本地载波信号，所述本地代码信号和所述本地载波信号被用于解调卫星导航信号。
10.根据权利要求9所述的导航模块，其中，所述第二累加信号被馈送到所述时钟跟踪环路，以去除由叠加在由所述相应信道处理的卫星导航信号上的数据所导致的符号模糊性。
11.根据权利要求9至10中的任一项所述的导航模块，其中，所述第二累加信号还被反馈到所述相应信道的信道跟踪环路。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的导航模块，其中，所述相应信道的所述第一误差校正级包括第一数控振荡器(NCO)，并且所述相应信道的所述第二误差校正级包括与所述第一NCO不同的第二NCO。
13.根据权利要求12所述的导航模块，其中，所述第二累加信号还被反馈到所述相应信道的信道跟踪环路，并且所述相应信道的所述信道跟踪环路包括本地代码副本生成器，所述本地代码副本生成器包括与所述第一NCO和所述第二NCO不同的第三NCO。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的导航模块，其中，所述相应信道的载波跟踪环路包括相位锁定环路。
15.一种用于根据来自卫星的信号对可移动对象进行导航的方法，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：对于多个信道中的每个相应信道，
17.根据权利要求15至16中的任一项所述的方法，其中，使用所述可移动对象的专用集成电路(ASIC)生成所述可移动对象的所述时钟的时钟误差的所述估计值和所述多个信道中的每个信道的所述相应载波跟踪误差的所述估计值。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的方法，其中，以第一速率生成所述时钟误差的所述估计值，并且以第二速率生成所述多个信道中的每个信道的所述相应载波跟踪误差的所述估计值，所述第二速率慢于所述第一速率。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的方法，其中，所述相应信道的所述第一误差校正级与所述相应信道的所述第二误差校正级的输出是解耦的。
20.根据权利要求15至19中的任一项所述的方法，其中，所述相应信道的所述第二误差校正级与所述相应信道的所述第一误差校正级的输出是解耦的。
21.根据权利要求15至20中的任一项所述的方法，其中，所述可移动对象包括导航模块，所述导航模块包括多个信道跟踪环路，所述多个信道跟踪环路中的每个信道跟踪环路对应于多个信道中的相应信道，并且所述多个信道跟踪环路中的每个信道跟踪环路执行对所述多个信道中的所述相应信道的所述卫星导航信号的所述处理。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个信道跟踪环路中的与多个信道中的相应信道对应的每个信道跟踪环路包括第一误差校正级和第二误差校...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于可移动对象的导航模块，包括：
2.根据权利要求1所述的导航模块，其中，每个信道跟踪环路进一步被配置为：
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的导航模块，其中，所述多个信道跟踪环路被集成在专用集成电路(asic)上并由该专用集成电路执行。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的导航模块，其中，以第一速率生成所述时钟误差的所述估计值，并且以第二速率生成所述多个信道中的每个信道的所述相应载波跟踪误差的所述估计值，所述第二速率慢于所述第一速率。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的导航模块，其中，在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中，所述相应信道的所述第一误差校正级与所述相应信道的所述第二误差校正级的输出是解耦的。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的导航模块，其中，在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中，所述相应信道的所述第二误差校正级与所述相应信道的所述第一误差校正级的输出是解耦的。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的导航模块，其中，在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中，所述相应信道的所述第一误差校正级包括第一累加器，并且所述相应信道的所述第二误差校正级包括与所述第一累加器不同的第二累加器。
8.根据权利要求7所述的导航模块，其中，在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中的所述第一累加器产生第一累加信号，所述第一累加信号被馈送到时钟跟踪环路。
9.根据权利要求7至8中的任一项所述的导航模块，其中，所述多个信道中的每个信道处理所接收的卫星导航信号中的对应卫星导航信号，并且所述多个信道中的每个信道包括所述多个信道跟踪环路中的对应信道跟踪环路；并且在所述多个信道跟踪环路中的相应信道跟踪环路中的所述第二累加器产生第二累加信号，所述第二累加信号被用于生成所接收的卫星导航信号的、与所述相应信道跟踪环路对应的本地代码信号和本地载波信号，所述本地代码信号和所述本地载波信号被用于解调卫星导航信号。
10.根据权利要求9所述的导航模块，其中，所述第二累加信号被馈送到所述时钟跟踪环路，以去除由叠加在由所述相应信道处理的卫星导航信号上的数据所导致的符号模糊性。
11.根据权利要求9至10中的任一项所述的导航模块，其中，所述第二累加信号还被反馈到所述相应信道的信道跟踪环路。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的导航模块，其中，所述相应信道的所述第一误差校正级包括第一数控振荡器(nco)，并且所述相应信道的所述第二误差校正级包括与所述第一nco不同的第二nco。
13.根据权利要求12所述的导航模块，其中，所述第二累加信号还被反馈到所述相应信道的信道跟踪环路，并且所述相应信道的所述信道跟踪环路包括本地代码副本生成器，所述本地代码副本生成器包括与所述第一nco和所述第二nco不同的第三nco。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的导航模块，其中，所述相应信道的载波跟踪环路包括相位锁定环路。
15.一种用于根据来自卫星的信号对可移动对象进行导航的方法，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，还...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞炜，理查德·G·基根，李文驹，马克·P·卡普兰，布莱恩·C·古德里奇，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：
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