一種北斗二代導(dǎo)航接收機消除導(dǎo)航比特不確定性的跟蹤方法
【專利摘要】一種北斗二代導(dǎo)航接收機消除導(dǎo)航比特不確定性的跟蹤方法。針對低信噪比環(huán)境的消除導(dǎo)航比特不確定性的跟蹤技術(shù)。該技術(shù)在低信噪比的場景下應(yīng)用，可有效破除比特長度限制的積分時間（20ms），提高弱信號跟蹤能力，降低環(huán)路失鎖概率。該技術(shù)依賴于衛(wèi)星接收機跟蹤部分的并行計算能力。該技術(shù)的主要特征在于，多個跟蹤通道同時跟蹤同一個衛(wèi)星信號，對Nx20ms長度的信號進行并行積分，所需跟蹤通道的數(shù)目等于2的(N-1)次冪。當(dāng)N=2時（40ms），需要2個通道同時進行積分才能令導(dǎo)航比特是否翻轉(zhuǎn)的1/2概率收斂；N=3（60ms）時，需要4個通道才能令當(dāng)行比特翻轉(zhuǎn)2次的概率（1/4）=（1/2）*（1/2）收斂；以此類推，N=4時，需要8個通道……。在信號各支路不包含用于捕獲和跟蹤的無信息擴頻碼時，此方法可有效增加積分時間長度，從而增加接收機的弱信號跟蹤能力。
【專利說明】一種北斗二代導(dǎo)航接收機消除導(dǎo)航比特不確定性的跟蹤方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到全球衛(wèi)星導(dǎo)航(GNSS)【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及到北斗二代衛(wèi)星信號接收機的跟蹤技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]北斗二代MEO和IGSO衛(wèi)星信號是一種CDMA信號，其中包含的比特信息流通常稱為導(dǎo)航比特，速率為50bps，即每20ms發(fā)送I個比特。該比特信息在衛(wèi)星端通過偽隨機碼擴頻后，以BPSK/QPSK/B0C等方式調(diào)制到載波里，對應(yīng)的，在接收端需要以同樣的方式解調(diào)解擴。而接收端的解擴過程，也就是衛(wèi)星跟蹤過程，需要在本地生成一樣的偽隨機碼，然后進行相干積分、鑒定、清零、積分、鑒定、清零的循環(huán)過程。執(zhí)行這一過程需要鎖頻環(huán)、鎖相環(huán)等一系列閉合環(huán)路來完成，如圖1所示，通過鑒頻器和鑒相器判斷多普勒偏移和碼偏移，然后調(diào)整環(huán)路，達到持續(xù)跟蹤的目的。其中，信號的相干積分時間長度對跟蹤靈敏度影響甚大，在多普勒變化率不高時(加速度小于5G)，積分時間越長，可獲得越好的跟蹤靈敏度。一般來說，由于擴頻信號中加載了導(dǎo)航比特，在積分時如果跨過導(dǎo)航比特翻轉(zhuǎn)的邊界，會因為信號反相抵消，使得積分結(jié)果大幅劣化。也正因如此，絕大部分的跟蹤通道設(shè)計，最長積分時間為一個導(dǎo)航比特的長度，即20ms (會因多普勒效應(yīng)而有小幅變化)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明使用多個接收機跟蹤通道同時對一個衛(wèi)星信號進行跟蹤，可消除導(dǎo)航比特在20ms邊界翻轉(zhuǎn)的不確定性，由此成倍增加跟蹤環(huán)路的積分時間。此方法可在多普勒變化率較低的場景下獲得更好的跟蹤靈敏度，提高接收機在弱信號或高噪聲環(huán)境下的整體性能。傳統(tǒng)接收機跟蹤通道如果處理20ms以上長度的積分，一旦遇到導(dǎo)航比特由O變?yōu)?，或由I變?yōu)镺的翻轉(zhuǎn)，就容易因積分峰值過低而令跟蹤環(huán)路失鎖。而使用多個通道對同一個信號進行跟蹤，可在積分長度超過20ms時預(yù)測導(dǎo)航比特是否翻轉(zhuǎn)，這樣總有一個通道可獲得較高的積分峰值。再將成功跟蹤的信息分享給其它通道，便可開始下一循環(huán)的跨邊界跟蹤流程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1是跟蹤通道的環(huán)路框圖；
[0005]圖2是積分40ms通道操作流程圖。

【具體實施方式】
[0006]以N=2為例，跟蹤2x20ms長度的信號，需要2個通道。如圖2所示，接收機的操作步驟如下:
[0007]1.其中一個通道預(yù)測導(dǎo)航比特會在20ms邊界處保持不變，并依此生成40ms同相的偽隨機碼進行跟蹤。
[0008]2.另一個通道則預(yù)測導(dǎo)航比特在20ms邊界處翻轉(zhuǎn)，并生成一組前20ms正相，后20ms反相的偽隨機碼進行跟蹤。
[0009]3.顯然，其中一個通道能獲得較高的積分結(jié)果，而另一通道相當(dāng)于在跟蹤噪聲。由調(diào)度程序判斷哪個通道跟蹤結(jié)果有效，并計算鑒頻鑒相的結(jié)果。
[0010]4.將此結(jié)果傳送給另一個無效通道作為初始值，進行下一循環(huán)的跟蹤。
【權(quán)利要求】
1.使用多個跟蹤通道對同一顆衛(wèi)星進行跟蹤，對擴頻碼進行相干積分時長超出比特邊界限制，每個通道在跨越導(dǎo)航比特邊界時預(yù)測不同的比特翻轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，預(yù)測成功的通道將可持續(xù)跟蹤該衛(wèi)星，并將跟蹤相位和多普勒信息分享給其它通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，跨越N個比特邊界，需要通道數(shù)目為2的N次方。
【文檔編號】G01S19/30GK104360358SQ201410385569
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:成都海亨利科技有限公司