ＧＰＳ信号跟踪方法、跟踪通道环路及其调整方法技术

本发明专利技术提供一种ＧＰＳ信号跟踪方法、跟踪通道环路及其调整方法。ＧＰＳ信号的跟踪方法，包括：步骤Ａ，接收卫星发射的射频信号；步骤Ｂ，根据预先获得的载波数控振荡器ＮＣＯ产生的信号对所述射频信号进行下变频处理，获得下变频后的信号；步骤Ｃ，根据预先获得的码数控振荡器ＮＣＯ产生的信号对所述下变频信号的频率进行相干积累和非相干积累计算，获得对所述射频信号的跟踪数据。本实施例中对所述射频信号进行下变频处理后，通过相干积累和非相干积累计算增加了积分时间，提高了信号处理增益，保证了在室内等信号强度较弱环境中对ＧＰＳ信号频率的跟踪，从而实现了对ＧＰＳ弱信号的跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及星基导航
，尤其涉及一种GPS信号跟踪方法、跟踪通道环路 及其调整方法。
技术介绍
GPS(Global Positioning Systems，全球定位系统)是一种可以实现连续、实时、 三维定位的系统，它由空间部署的24颗卫星、地面控制站和用户接收机三部分组成。空间的24颗卫星不断发射自己专有的伪随机码和导航数据电文，用户接收机在 捕获到卫星发射的信号后，得到卫星的载波频率和码相位，进而可以解调出导航数据电文 用于最终用户接收机的定位。但是，接收机在捕获过程中只能得到载波频率和码相位的大 概值，所以在捕获完成之后要进入跟踪环路，进一步确定载波频率和码相位，同时跟踪已经 确定的载波频率和码相位。现有的接收机采用PLL (Phase-Locked Loop,锁相环)技术进行GPS信号频率跟 踪。当接收机处于室外开阔环境下时，信号电平一般高于-140dBm，接收机每毫秒积分输出 信噪比较高，采用锁相环技术可以有效的跟踪信号。锁相环是一种反馈电路，其作用是使 得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。PLL通过比较外部信号的相位和压控晶振 (VCXO)的相位来实现同步，在比较的过程中，锁相环电路会不断根据外部信号的相位来调 整本地晶振的时钟相位，直到两个信号的相位同步，所以采用锁相环技术对信号进行跟踪 实质是对信号载波相位的跟踪。具体的信号跟踪方法如图1中的跟踪通道环路所示，当接 收机接收到卫星信号并进行下变频等处理后，由部分支路的中心码相位相关值作为载波跟 踪环鉴相器的输入，保持对载波相位的实时跟踪，由中心码相位相关值及超前、滞后码相位 相关值作为环路滤波器的输入，保持对码相位的实时跟踪。从而实现对GPS信号的载波相 位及码相位的二维跟踪。但当接收机位于室内等信号强度较弱的环境中时，信号电平一般弱于_150dBm。当 信号强度较弱时，需要增加相干积分时间和降低环路带宽才可以获得较高的信噪比以保证 对信号相位的跟踪，但增加相干积分时间和降低环路带宽又导致了环路失锁的概率增加。 随着信号电平的进一步降低，积分时间、环路带宽与环路平均失锁时间的矛盾限制了现有 的对信号相位的跟踪算法在室内等信号强度较弱环境中对GPS信号的跟踪。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种GPS信号跟踪方法、跟踪通道环路及其调整方法，能够实 现在室内等信号强度较弱环境中对GPS信号的跟踪。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例的技术方案如下一种GPS信号的跟踪方法，包括步骤A，接收卫星发射的射频信号；步骤B，根据预先获得的载波数控振荡器NCO产生的信号对所述射频信号进行下变频处理，获得下变频后的信号；步骤C，根据预先获得的码数控振荡器NCO产生的信号对所述下变频后的信号的 频率进行相干积累和非相干积累计算，获得对所述射频信号的跟踪数据。进一步，还包括步骤D，根据所述跟踪数据修正所述载波NCO产生的信号；步骤E，根据修正的载波NCO信号所对应的码NCO信号及由所述跟踪数据获得的追 赶效应，确定修正的码NCO信号；步骤F，将所述修正的载波NCO的信号作为所述预先获得的载波NCO产生的信号， 将所述修正的码NCO信号作为所述预先获得的码NCO产生的信号，重复所述步骤B和所述 步骤C获得更新的跟踪数据。进一步，通过对所述卫星发射的射频信号的捕获结果确定所述预先获得的载波 NCO的信号和所述预先获得的码NCO的信号；或者通过对所述卫星发射的射频信号的低灵敏度跟踪结果确定所述预先获得的载波 NCO的信号和所述预先获得的码NCO的信号。进一步，所述根据预先获得的载波NCO的信号对所述射频信号进行下变频处理获 得下变频后的信号具体为根据预先获得的三个载波NCO的信号频率对所述射频信号进行下变频处理获得 三个对应的下变频后的信号Sfn，sf0, Sfp ；所述根据预先获得的码NCO的信号对所述下变频后的信号的频率进行相干积累 包括根据预先获得的三路码NCO信号对所述下变频后的信号的中间频率信号Sftl进行 三路的Ims相干积累，获得所述中间频率信号的三个相干积累结果Ff(llmsE，Ff01msp, Ffcil-,采 用所述三路码NCO信号中的中路信号对所述下变频后的信号的其余两个频率的信号sfn、sfp 分别进行一路的Ims相干积累获得对应的相干积累结果FfnlmsP，Ffplmsp ；对所述相干积累结果Ff(llmsE，Ff01msp, Ff01fflsL, Ffnlmsp, Ffplmsp进行20次相干累加，获得相干积累结果 Ff020msE、Ff020msP Λ Ff 02 OmsL^ Ff n2 OmsP^ Ffp 2 Oms P。进一步，所述非相干积累计算包括Xxf-Bf^ffizFiR M^n^ Ff020msE、Ff02OmsP、Ff020msL、^fn2OmsP、Ffp20msP 分别进行10次非相干积累；所述对所述射频信号的跟踪数据具体为所述非相干积累的结果Zf(IE、ZOT、Z皿、ZfnP、Zfppo一种GPS信号的跟踪通道环路，包括正负频偏跟踪通道，用于获取并输出载波NCO信号；EPL跟踪通道，用于获取并输出码NCO信号；信号处理通道，用于接收卫星发射的射频信号，并根据所述正负频偏跟踪通道输 入的载波NCO信号对所述射频信号进行下变频处理，获得下变频后的信号；根据所述EPL跟 踪通道输入的码NCO信号对所述下变频后的信号的频率进行相干积累和非相干积累计算， 获得对所述射频信号的跟踪数据。进一步，所述正负频偏跟踪通道获取并输出的载波NCO信号还包括噪底的载波NCO信号，所述EPL跟踪通道获取并输出的码NCO信号还包括噪底的码NCO信号；所述跟踪通道环路还包括噪底计算通道，用于根据所述噪底的载波NCO信号对噪声信号进行下变频处理获 得噪声的下变频后的信号，并根据所述噪底的码NCO信号对所述噪声的下变频信号进行相 干积累和非相干积累计算，获得平均噪底。进一步，还包括循环通道，用于接收所述信号处理通道输出的跟踪数据和噪底计算通道输出的平 均噪底进行跟踪状态的判决，修正载波NCO信号和修正码NCO信号，并将修正的载波NCO信 号和修正的码NCO信号分别传输至所述正负频偏跟踪通道和所述EPL跟踪通道；所述正负频偏跟踪通道，用于获取并输出所述修正的载波NCO信号；所述EPL跟踪通道，用于获取并输出所述修正的码NCO信号。一种调整GPS信号跟踪通道环路的方法，应用于前述的GPS信号跟踪通道环路，包 括步骤I，接收信号处理通道输出的对卫星发射的射频信号的跟踪数据和噪底计算 通道输出的平均噪底；步骤J，如果所述跟踪数据和所述平均噪底与上一次接收到的不同，则读取所述跟 踪数据和所述平均噪底；步骤K，根据所述跟踪数据和所述平均噪底修正所述载波NCO的信号和码NCO的信 号；步骤L，根据所述跟踪数据和所述平均噪底判断对所述卫星发射的射频信号的跟 踪状态，若正常，则输出修正的载波NCO信号和码NCO信号至GPS信号跟踪通道环路进行信 号处理，然后重复所述步骤I。进一步，在接收所述跟踪数据和所述平均噪底之前，还包括步骤G，对所述GPS信号跟踪通道进行初始化；步骤H，如果高灵敏度捕获结果或低灵敏度跟踪结果满足预置条件，则转入所述 GPS信号跟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧＰＳ信号的跟踪方法，其特征在于，包括：步骤Ａ，接收卫星发射的射频信号；步骤Ｂ，根据预先获得的载波数控振荡器ＮＣＯ产生的信号对所述射频信号进行下变频处理，获得下变频后的信号；步骤Ｃ，根据预先获得的码数控振荡器ＮＣＯ产生的信号对所述下变频后的信号的频率进行相干积累和非相干积累计算，获得对所述射频信号的跟踪数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董亮，龚相铱，杨诗明，陈文权，
申请(专利权)人：上海伽利略导航有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]