一种基于RSL的低噪声GPS载波跟踪方法技术

一种基于RSL的低噪声GPS载波跟踪方法，载波跟踪环采用查表式二象限反正切鉴相器测量出本地载波与跟踪卫星瞬时相位差异，并引入递推最小二乘滤波器(RSL)滤除其测量噪声，同时还根据相位差异变化估计出频率差异，将频率差异与相位差异分别作为二阶锁频环辅助三阶锁相环环路滤波器的鉴频输入与鉴相输入，经环路滤波器滤波后输出高精度、低噪声的载波控制调节量，相应地对载波数控振荡(NCO)进行调节，以实现对本地载波的控制，使接收机本地载波与跟踪卫星载波相位、频率始终保持一致。本发明专利技术使GPS载波跟踪环路在低信噪比且具有一定动态的情况下仍能稳定工作，保持相位不翻转，不跳周，保证载波跟踪精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低噪声GPS载波跟踪方法，尤其涉及一种基于RSL的低噪声GPS 载波跟踪方法。
技术介绍
对于GPS接收机来说，卫星信号的捕获、跟踪、解调是定位导航的基础，其关键技 术之一就是载波跟踪环路的设计。载波跟踪环的目的是尽力使其所复制的载波信号与接收 到的卫星载波信号保持一致，从而通过混频机制彻底地剥离卫星信号中的载波。若复制载 波与接收载波不一致，则接收信号中的载波就不能被彻底剥离，也就是说接收信号不能被 下变频到真正的基带信号，影响导航电文数据比特位的正确提取。此外，若不能保持复制载 波与接收载波的一致性，则C/A码的自相关幅值也会受到削弱，进一步加大对卫星信号的 跟踪难度，导致原始观测量测量噪声颤抖增大，降低定位测速精度。因此载波跟踪环路的稳 定是GPS接收机精确定位测速的前提。传统载波跟踪环一般由鉴相器、环路滤波器和压控 (或者数字)振荡器构成，环路滤波器多由比例、积分环节实现。传统载波跟踪环常常面临 这样的问题为了适应更宽的动态范围，环路滤波器的带宽应该尽量宽，但是同时为了更好 的滤除噪声，环路滤波器的带宽应该窄，在这种情况下，载波跟踪环的设计是其动态性能与 低噪声的折中。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种基于RSL的低噪声 GPS载波跟踪方法，解决了载波跟踪环动态性能与低噪声的矛盾问题。本专利技术的技术解决方案是一种基于RSL的低噪声GPS载波跟踪方法，步骤如下(1)将卫星数字中频信号和载波数控振荡器生成的正弦信号通过混频器进行混频 生成同相混频结果，再将所述同相混频结果与码发生器产生的C/A码相乘以实现载波剥离 和码剥离，得到同向采样信号i(t)；将载波数控振荡器生成的正弦信号进行90度相变生成余弦信号，再将卫星数字 中频信号和所述余弦信号通过混频器进行混频生成正交混频结果，之后再将所述正交混频 结果与码发生器产生的C/A码相乘以实现载波剥离和码剥离，得到正交相采样信号q(t)， 之后进入步骤O)；(2)将步骤⑴中得到的同向采样信号i⑴和正交相采样信号q(t)分别通过积 分累加器在预定积分时间t之内进行累加，得到同相累加值I(n)和正交累加值Q(n)，之后进 入步骤⑶；(3)将步骤⑵中得到的同相累加值I(n)和正交累加值Q(n)通过公式 t zarctanf计算二象限反正切鉴相值φ ω，之后进入步骤⑷； (4)根据步骤(3)中得到的二象限反正切鉴相值Φ ω，通过公式权利要求1.一种基于RSL的低噪声GPS载波跟踪方法，其特征在于步骤如下(1)将卫星数字中频信号和载波数控振荡器生成的正弦信号通过混频器进行混频生成 同相混频结果，再将所述同相混频结果与码发生器产生的C/A码相乘以实现载波剥离和码 剥离，得到同向采样信号i(t)；将载波数控振荡器生成的正弦信号进行90度相变生成余弦信号，再将卫星数字中频 信号和所述余弦信号通过混频器进行混频生成正交混频结果，之后再将所述正交混频结果 与码发生器产生的C/A码相乘以实现载波剥离和码剥离，得到正交相采样信号q(t)，之后 进入步骤(2)；(2)将步骤(1)中得到的同向采样信号i(t)和正交相采样信号q(t)分别通过积分累 加器在预定积分时间t之内进行累加，得到同相累加值Ιω和正交累加值Q(n)，之后进入步 骤⑶； 、(3)将步骤(2)中得到的同相累加值Ιω和正交累加值Q(n)通过公式先)zarctanf 计算二象限反正切鉴相值Φ (n)，之后进入步骤；(4)根据步骤(3)中得到的二象限反正切鉴相值Φω，通过公式2.根据权利要求1所述的一种基于RSL的低噪声GPS载波跟踪方法，其特征在于在 步骤(3)中所述计算二象限反正切鉴相值Φ (η)通过如下方式进行 首先计算3.根据权利要求1所述的一种基于RSL的低噪声GPS载波跟踪方法，其特征在于在步 骤(5)中所述环路滤波器包括放大器K1、放大器K2、放大器K3、放大器K4、放大器K5、积分 器Sl和积分器S2，频率差异f' (η)经过放大器Κ2放大之后的结果与相位差异Φ ‘ ω经 过放大器Κ3放大之后的结果相加，之后送入积分器Sl进行积分运算，再将积分器Sl的运 算结果、频率差异f' (η)经过放大器Kl放大之后的结果以及相位差异Φ ‘ (η)经过放大器 Κ4放大之后的结果相加，之后送入积分器S2进行积分运算，积分器S2的运算结果与相位差 异Φ ‘ ω经过放大器Κ5放大之后的结果相加，最终输出频率控制字；放大器Kl的放大系数G1 = a ω f，放大器K2的放大系数( = ω /，放大器Κ3的放大 系数= ωο3,放大器Κ4的放大系数G4 = b ω ，放大器Κ5的放大系数Q = c ，其中，全文摘要一种基于RSL的低噪声GPS载波跟踪方法，载波跟踪环采用查表式二象限反正切鉴相器测量出本地载波与跟踪卫星瞬时相位差异，并引入递推最小二乘滤波器(RSL)滤除其测量噪声，同时还根据相位差异变化估计出频率差异，将频率差异与相位差异分别作为二阶锁频环辅助三阶锁相环环路滤波器的鉴频输入与鉴相输入，经环路滤波器滤波后输出高精度、低噪声的载波控制调节量，相应地对载波数控振荡(NCO)进行调节，以实现对本地载波的控制，使接收机本地载波与跟踪卫星载波相位、频率始终保持一致。本专利技术使GPS载波跟踪环路在低信噪比且具有一定动态的情况下仍能稳定工作，保持相位不翻转，不跳周，保证载波跟踪精度。文档编号G01S19/29GK102096077SQ20101054354公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日专利技术者刘昌杰, 包亮, 杨虎, 聂磊, 陈怡 , 韩琦 申请人:北京航天自动控制研究所 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＲＳＬ的低噪声ＧＰＳ载波跟踪方法，其特征在于步骤如下：（１）将卫星数字中频信号和载波数控振荡器生成的正弦信号通过混频器进行混频生成同相混频结果，再将所述同相混频结果与码发生器产生的Ｃ／Ａ码相乘以实现载波剥离和码剥离，得到同向采样信号ｉ（ｔ）；将载波数控振荡器生成的正弦信号进行９０度相变生成余弦信号，再将卫星数字中频信号和所述余弦信号通过混频器进行混频生成正交混频结果，之后再将所述正交混频结果与码发生器产生的Ｃ／Ａ码相乘以实现载波剥离和码剥离，得到正交相采样信号ｑ（ｔ），之后进入步骤（２）；（２）将步骤（１）中得到的同向采样信号ｉ（ｔ）和正交相采样信号ｑ（ｔ）分别通过积分累加器在预定积分时间ｔ之内进行累加，得到同相累加值Ｉ↓［（ｎ）］和正交累加值Ｑ↓［（ｎ）］，之后进入步骤（３）；（３）将步骤（２）中得到的同相累加值Ｉ↓［（ｎ）］和正交累加值Ｑ↓［（ｎ）］通过公式φ↓［（ｎ）］＝ａｒｃｔａｎＱ↓［（ｎ）］／Ｉ↓［（ｎ）］计算二象限反正切鉴相值φ↓［（ｎ）］，之后进入步骤（４）；（４）根据步骤（３）中得到的二象限反正切鉴相值φ↓［（ｎ）］，通过公式φ′↓［（ｎ）］＝φ′↓［（ｎ｜ｎ－１）］＋（４ｈ－２）／ｈ（ｈ＋１）［φ↓［（ｎ）］－φ′↓［（ｎ｜ｎ－１）］］ｆ′↓［（ｎ）］＝ｆ′↓［（ｎ｜ｎ－１）］＋６／２πＴｈ（ｈ＋１）［φ↓［（ｎ）］－φ′↓［（ｎ｜ｎ－１）］］计算得到经过ＲＳＬ滤波器滤波输出的相位差异φ′↓［（ｎ）］和频率差异ｆ′↓［（ｎ）］，之后进入步骤（５）；其中，＊＊＊，ｎ为采样周期的序号，是初始值为１的自然数，且每经过一个采样周期，ｎ的值加１；φ′↓［（ｎ｜ｎ－１）］为本周期内相位差异估计值，ｆ′↓［（ｎ｜ｎ－１）］为本周期内频率差异的估计值，且，φ′↓［（ｎ｜ｎ－１）］＝φ′↓［（ｎ－１）］＋２πＴｆ′↓［（ｎ－１）］ｆ′↓［（ｎ｜ｎ－１）］＝ｆ′↓［（ｎ－１）］，φ′↓［（ｎ－１）］为上一个采样周期内的相位差异，ｆ′↓［（ｎ－１）］为上一个采样周期内的频率差异，Ｔ为采样周期，且Ｔ的值等于积分累加器的预定积分时间ｔ；（５）将步骤（４）中得到的相位差异φ′↓［（ｎ）］和频率差异ｆ′↓［（ｎ）］经过环路滤波器进行滤波，输出频率控制字，之后进入步骤（６）；（６）根据步骤（５）中输出的频率控制字控制载波数控振荡器改变输出信号的频率，输出正弦信号之后，返回步骤（１）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，聂磊，韩琦，杨虎，刘昌杰，包亮，
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：11