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    重庆时时彩在哪里投注: 一种多频卫星导航接收机快速引导跟踪方法及装置.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201611204856.6

    申请日:

    2016.12.23

    公开号:

    CN106802424A

    公开日:

    2017.06.06

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01S 19/30申请日:20161223|||公开
    IPC分类号: G01S19/30(2010.01)I; G01S19/29(2010.01)I 主分类号: G01S19/30
    申请人: 湖南北云科技有限公司
    发明人: 蒋云翔; 郑彬; 刘蓉杰; 向为; 易文鑫; 王文艺; 朱增贤; 张宁波; 杨丽莎
    地址: 410205 湖南省长沙市高新开发区尖山路39号中电软件园总部大楼3楼306室
    优先权:
    专利代理机构: 北京天奇智新知识产权代理有限公司 11340 代理人: 陈介雨
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611204856.6

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.30|||2017.06.06

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种多频卫星导航接收机快速引导跟踪方法及装置,引导跟踪包括:天线:用于接收不同频点的射频信号;L1频点射频通道:用于将L1频点的射频信号下变频到中频信号;L1频点捕获??椋河糜诮獿5频点的射频信号下变频到中频信号;L1频点捕获??椋河糜诙訪1频点信号进行捕获,得到L1频点的码相位和多普勒;L1跟踪??椋河糜诮蠰1频点信号的引导跟踪;L5跟踪??椋河糜诮蠰5频点信号的引导跟踪。本发明可以适用于硬件接收机,软件接收机多种环境下的在线或离线设置,不需要考虑多频点间的时钟严格同步性,具有很强的通用性。

    权利要求书

    1.一种多频卫星导航接收机快速引导跟踪方法,其特征在于,包括以下步骤:
    1)通过射频通道分别将不同频点的射频信号下变频到中频信号,L1频点和L5频点的中
    频信号接收通道同步打开,进行同步数据接收;
    2)对L1频点信号进行捕获,得到L1频点的码相位和多普勒;
    3)生成L1和L5频点信号的本地伪码,等待L1频点和L5频点信号启动跟踪;
    4)在L1频点信号被捕获成功后,利用L1频点信号的多普勒值乘以L5频点频率值,再除
    以L1频点频率值作为L5频点信号的多普勒值fd5,即:fd5=fd1*f5/f1;其中f5为L5频点的射频
    中心频率,fi为L1频点的射频中心频率,fd1为L1频点的多普勒值;
    5)将L1频点信号的初始码相位作为L5频点信号的初始码相位,设为CUR;
    6)将L1频点的初始多普勒值fd1和初始码相位值CUR,作为L1跟踪??榈氖淙氩问?br />引导跟踪;与此同时,将L5频点信号的初始多普勒值fd5和初始码相位值CUR作为L5跟踪???br />的输入参数进行引导跟踪。
    2.根据权利要求1所述的多频卫星导航接收机快速引导跟踪方法,其特征在于,L1频点
    信号的引导跟踪过程包括:进行二级相关器累加积分运算,每一级相关器有8个相关器;利
    用第一级相关器作为引导过程,以L1频点的码相位作为准时通道,以准时通道为基准,二分
    之一个码片为相关器间隔,组成8个宽相关器,选取累加包络值最大的相关器,若此最大值
    超过其他7个累加包络值的平均值的两倍,则开始进入跟踪过程,并将该累加包络值最大的
    相关器通道位置作为第二级相关器准时通道,八分之一个码片为相关器间隔,包括该准时
    通道本身,组成8个窄相关器;最后,采用载波环和码环鉴相方法对此8个窄相关器积分累加
    值进行运算,不断调整载波相位的位置和8个窄相关器的位置,实现L1的频率信号跟踪和锁
    定。
    3.根据权利要求1所述的多频卫星导航接收机快速引导跟踪方法,其特征在于,L5频点
    信号的引导跟踪过程包括以下步骤:
    1)进行三级相关器累加积分运算,每一级相关器有8个相关器,其中第一级相关器自适
    应可变位置,利用第一级相关器作为引导过程,以L1频点的码相位作为准时通道,以准时通
    道为基准,2个码片为相关器间隔,组成8个宽相关器,即第二级宽相关器;宽相关器的最大
    级数MAX_COR和计数器COUNT清零;
    2)选取8个相关器中累加包络值最大的相关器,若此最大值超过其他7个累加包络值的
    平均值的两倍,将该累加包络值最大的相关器通道位置作为下一级相关器准时通道,并开
    始进入下一级跟踪过程,跳入步骤4);若8个宽相关器没有一个相关器的累加包络值超过预
    设的门限值,则计数器COUNT的值加1,进入步骤4);
    3)若COUNT>MAX_COR,则判定L5无法引导跟踪,结束;若COUNT≤MAX_COR,则将准时通道
    调整为CUR*=CUR-16,返回执行步骤3);
    4)调整第二级宽相关器的间隔为二分之一个码片,以准时通道为基准,组成8个宽相关
    器,选取8个相关器中累加包络值最大的相关器作为下一级相关器准时通道,下一级相关器
    组为八分之一个码片为相关器间隔,包括准时通道本身,组成第三级8个窄相关器;最后,通
    过采用载波环和码环鉴相方法对此8个窄相关器积分累加值进行运算,不断调整载波相位
    的位置和8个窄相关器的位置,实现L5的频率信号跟踪和锁定。
    4.一种多频卫星导航接收机快速引导跟踪装置,其特征在于,包括:
    天线:用于接收不同频点的射频信号;
    L1频点射频通道:用于将L1频点的射频信号下变频到中频信号;
    L1频点捕获??椋河糜诮獿5频点的射频信号下变频到中频信号;
    L1频点捕获??椋河糜诙訪1频点信号进行捕获,得到L1频点的码相位和多普勒;
    L1跟踪??椋河糜诮蠰1频点信号的引导跟踪;
    L5跟踪??椋河糜诮蠰5频点信号的引导跟踪。
    5.根据权利要求4所述的多频卫星导航接收机快速引导跟踪装置,其特征在于,所述L1
    跟踪??榘ǎ?br />
    第一级相关器:包括8个宽相关器;所述8个宽相关器的组成过程包括:
    以捕获??樗腿氲某跏悸胂辔蛔魑际蓖ǖ?,以准时通道为基准,二分之一个码片为
    相关器间隔,组成8个宽相关器;
    第二级相关器:包括8个窄相关器;所述8个窄相关器的组成过程包括:
    当所述第一级相关器的8个宽相关器中有一个相关器的累加包络值超过预设的门限
    值,则选取累加包络值最大的相关器作为准时通道,八分之一个码片为相关器间隔,包括准
    时通道本身,组成8个窄相关器。
    6.根据权利要求4所述的多频卫星导航接收机快速引导跟踪装置,其特征在于,所述L5
    跟踪??榘ǎ?br />
    第一级相关器:包括8个相关器,且该8个相关器自适应可变位置;
    第二级相关器:包括8个宽相关器;所述8个宽相关器的组成过程包括:
    以捕获??樗腿氲某跏悸胂辔蛔魑际蓖ǖ?,以准时通道为基准,2个码片为相关器间
    隔,组成8个宽相关器;
    第三级相关器:包括8个窄相关器;所述8个窄相关器的组成过程包括:
    调整第二级宽相关器的间隔为二分之一个码片,以准时通道为基准,组成8个宽相关
    器,选取8个相关器中累加包络值最大的相关器作为下一级相关器准时通道,下一级相关器
    组为八分之一个码片为相关器间隔,包括准时通道本身,组成第三级8个窄相关器。

    说明书

    一种多频卫星导航接收机快速引导跟踪方法及装置

    技术领域

    本发明涉及多频高精度卫星导航接收机,特别是一种多频卫星导航接收机快速引
    导跟踪方法及装置。

    背景技术

    目前,卫星导航多频接收机普遍对同一颗卫星的多个频点信号单独进行捕获、跟
    踪以及电文译码。由于捕获??槭谴泄ぷ鞯?,同一颗卫星的多个频点信号需要轮流占用
    捕获??榻行藕挪痘?,导致处理时间较长,且捕获??樾枰嫒荻喔銎档?,实现复杂度较
    高。

    针对并行快速多频接收机,存在一种快速引导跟踪装置,通过捕获一颗卫星上的
    某一个频点,将捕获频点的多普勒频移换算到其他频点的多普勒频移,同时将捕获频点的
    初始码相位直接设置为其他卫星的初始码相位,对该卫星其他频点进行引导跟踪。

    然而,由于同一颗卫星不同频点的扩频码速率不同,导致捕获转引导跟踪时,码相
    位偏移量不同。以捕获L1频点引导L5频点跟踪为例,L1频点的码速率为1.023MHz,L5频点的
    码速率为10.23MHz。由于L1频点的捕获??榛岵?-2个码片的偏移,此偏移会通过L1频点
    的引导跟踪??榻行拚?。然而此1-2个码片的码相位偏移会导致L5频点10-20个码片的码
    相位偏移,使得无法正确跟踪L5频点,进而导致此快速引导跟踪装置失效。特别地,即使将
    L5频点的初始码相位在L1初始相位的基础上预设一个固定偏移,也无法保证L5频点顺利跟
    踪。这是因为,不同时间、不同卫星、不同环境下的捕获??椴穆胂辔黄埔膊煌?,因此
    通过对L5码相位进行提前偏移有着一定的局限性。其次,另一种方案提出可以将L1频点跟
    踪锁定后的准确相位信息作为L5频点的初始相位信息进行引导跟踪。然而,由于要保证L1
    和L5跟踪??榈耐叫?,需要在电路时序图上精确设计,可适用范围也存在一定的局限性。
    并且通过利用L1频点的跟踪锁定信息再去引导跟踪L5???,会导致L1和L5频点存在一定的
    时延,此时延对于后续的多卫星多频点定位造成很大的不确定性。

    发明内容

    本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供一种多频卫星导航接收
    机快速引导跟踪方法及装置。

    为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种多频卫星导航接收机快
    速引导跟踪方法,包括以下步骤:

    1)通过射频通道分别将不同频点的射频信号下变频到中频信号,L1频点和L5频点
    的中频信号接收通道同步打开,进行同步数据接收;

    2)对L1频点信号进行捕获,得到L1频点的码相位和多普勒;

    3)生成L1和L5频点信号的本地伪码,等待L1频点和L5频点信号启动跟踪;

    4)在L1频点信号被捕获成功后,利用L1频点信号的多普勒值乘以L5频点频率值,
    再除以L1频点频率值作为L5频点信号的多普勒值fd5,即:fd5=fd1*f5/1;其中f5为L5频点的
    射频中心频率,f1为L1频点的射频中心频率,fd1为L1频点的多普勒值;

    5)将L1频点信号的初始码相位作为L5频点信号的初始码相位,设为CUR;

    6)将L1频点的初始多普勒值fd1和初始码相位值CUR,作为L1跟踪??榈氖淙氩问?br />进行引导跟踪;与此同时,将L5频点信号的初始多普勒值fd5和初始码相位值CUR作为L5跟踪
    ??榈氖淙氩问幸几?。

    L1频点信号的引导跟踪过程包括:进行二级相关器累加积分运算,每一级相关器
    有8个相关器;利用第一级相关器作为引导过程,以L1频点的码相位作为准时通道,以准时
    通道为基准,二分之一个码片为相关器间隔,组成8个宽相关器,选取累加包络值最大的相
    关器,若此最大值超过其他7个累加包络值的平均值的两倍,则开始进入跟踪过程,并将该
    累加包络值最大的相关器通道位置作为第二级相关器准时通道,八分之一个码片为相关器
    间隔,包括该准时通道本身,组成8个窄相关器;最后,采用载波环和码环鉴相方法对此8个
    窄相关器积分累加值进行运算,不断调整载波相位的位置和8个窄相关器的位置,实现L1的
    频率信号跟踪和锁定。

    L5频点信号的引导跟踪过程包括以下步骤:

    1)进行三级相关器累加积分运算,每一级相关器有8个相关器,其中第一级相关器
    自适应可变位置,利用第一级相关器作为引导过程,以L1频点的码相位作为准时通道,以准
    时通道为基准,2个码片为相关器间隔,组成8个宽相关器,即第二级宽相关器;宽相关器的
    最大级数MAX_COR和计数器COUNT清零;

    2)选取8个相关器中累加包络值最大的相关器,若此最大值超过其他7个累加包络
    值的平均值的两倍,将该累加包络值最大的相关器通道位置作为下一级相关器准时通道,
    并开始进入下一级跟踪过程,跳入步骤4);若8个宽相关器没有一个相关器的累加包络值超
    过预设的门限值,则计数器COUNT的值加1,进入步骤4);

    3)若COUNT>MAX_COR,则判定L5无法引导跟踪,结束;若COUNT≤MAX_COR,则将准时
    通道调整为CUR*=CUR-16,返回执行步骤3);

    4)调整第二级宽相关器的间隔为二分之一个码片,以准时通道为基准,组成8个宽
    相关器,选取8个相关器中累加包络值最大的相关器作为下一级相关器准时通道,下一级相
    关器组为八分之一个码片为相关器间隔,包括准时通道本身,组成第三级8个窄相关器;最
    后,通过采用载波环和码环鉴相方法对此8个窄相关器积分累加值进行运算,不断调整载波
    相位的位置和8个窄相关器的位置,实现L5的频率信号跟踪和锁定。

    相应的,本发明还提供了一种多频卫星导航接收机快速引导跟踪装置,包括:

    天线:用于接收不同频点的射频信号;

    L1频点射频通道:用于将L1频点的射频信号下变频到中频信号;

    L1频点捕获??椋河糜诮獿5频点的射频信号下变频到中频信号;

    L1频点捕获??椋河糜诙訪1频点信号进行捕获,得到L1频点的码相位和多普勒;

    L1跟踪??椋河糜诮蠰1频点信号的引导跟踪;

    L5跟踪??椋河糜诮蠰5频点信号的引导跟踪。

    所述L1跟踪??榘ǎ?br />

    第一级相关器:包括8个宽相关器;所述8个宽相关器的组成过程包括:以捕获???br />送入的初始码相位作为准时通道,以准时通道为基准,二分之一个码片为相关器间隔,组成
    8个宽相关器;

    第二级相关器:包括8个窄相关器;所述8个窄相关器的组成过程包括:当所述第一
    级相关器的8个宽相关器中有一个相关器的累加包络值超过预设的门限值,则选取累加包
    络值最大的相关器作为准时通道,八分之一个码片为相关器间隔,包括准时通道本身,组成
    8个窄相关器。

    所述L5跟踪??榘ǎ?br />

    第一级相关器:包括8个相关器,且该8个相关器自适应可变位置;

    第二级相关器:包括8个宽相关器;所述8个宽相关器的组成过程包括:以捕获???br />送入的初始码相位作为准时通道,以准时通道为基准,2个码片为相关器间隔,组成8个宽相
    关器;

    第三级相关器:包括8个窄相关器;所述8个窄相关器的组成过程包括:调整第二级
    宽相关器的间隔为二分之一个码片,以准时通道为基准,组成8个宽相关器,选取8个相关器
    中累加包络值最大的相关器作为下一级相关器准时通道,下一级相关器组为八分之一个码
    片为相关器间隔,包括准时通道本身,组成第三级8个窄相关器。

    与现有技术相比,本发明所具有的有益效果为:本发明通过自适应增大相关器的
    间隔实时地找到相关峰的位置,进而实现精确快速引导跟踪。本发明可以适用于硬件接收
    机,软件接收机多种环境下的在线或离线设置,不需要考虑多频点间的时钟严格同步性,具
    有很强的通用性。

    附图说明

    图1为本发明装置结构图;

    图2为本发明L1引导??樵硗?;

    图3为本发明L5引导??樵硗?。

    具体实施方式

    本发明的装置结构如图1所示:

    整个装置包括:天线、各个频点射频通道(以GPS卫星上的L1和L5两个频点为例,但
    是本方法可拓展到N个频点其他任意卫星导航系统接收机,其中N>1)、L1频点捕获???、L1
    和L5频点引导跟踪??橐约岸ㄎ唤馑隳??。天线与所有射频通道连接,L1频点射频通道与
    L1频点捕获??榱?,L1频点捕获??橛隠1和L5引导跟踪??榱?,L5频点射频通道与L5
    跟踪??榱?,L1和L5引导跟踪??橛攵ㄎ唤馑隳?榱?。

    本发明装置的工作原理为:

    步骤1:通过射频通道分别将不同频点的射频信号下变频到中频信号,L1和L5频点
    的中频信号接收通道同步打开,进行严格地同步数据接收;

    步骤2:利用捕获??槎訪1频点信号进行捕获,得到L1频点的码相位和多普勒;

    步骤3:对L1频点信号进行捕获;

    步骤4:生成L1和L5频点信号的本地伪码,等待L1和L5频点信号启动跟踪;

    步骤5:在L1频点信号被捕获成功后,利用L1频点信号的多普勒值乘以L5频点频率
    值再除以L1频点频率值作为L5频点信号的多普勒值,即

    fd5=fd1*f5/1

    其中fd5为算得的L5频点的多普勒值,f5为L5频点的射频中心频率,f1为L1频点的
    射频中心频率,fd1为L1频点的多普勒值。

    步骤6:L5频点信号的初始码相位为L1频点信号的初始码相位,设为CUR;

    步骤7:开启L1和L5频点信号的跟踪???,将L1频点的初始多普勒值fd1和初始码相
    位值CUR,作为L1跟踪??榈氖淙氩问幸几?。与此同时,将L5频点信号的初始多普
    勒值fd5和初始码相位值CUR作为L5跟踪??榈氖淙氩问幸几???几傩藕?。L1和
    L5频点的跟踪??槿缤?和图3所示。

    本发明提出的自适应宽相关器选择的快速引导跟踪装置及方法的原理为:

    1、L1和L5频点信号接收和跟踪通道开启的严格同步;

    通过利用FPGA中的TIC信号发生???,使得L1和L5频点的中频信号接收通道同步
    打开,进行严格地同步数据接收;并且同步启动L1和L5频点信号的跟踪。

    2、生成L1和L5频点信号的本地伪码,等待L1和L5频点信号启动跟踪;

    3、L1频点信号的引导跟踪:

    L1频点的引导跟踪??榻卸断喙仄骼奂踊衷怂?,每一级相关器有8个相关
    器。利用第一级相关器作为引导过程,以捕获??樗腿氲某跏悸胂辔蛔魑际蓖ǖ?,以准时
    通道为基准,二分之一个码片为相关器间隔,组成8个宽相关器,组成8个宽相关器,选取累
    加包络值最大的相关器,若此最大值超过其他7个值的平均值的两倍,则开始进入跟踪过
    程,并将该累加包络值最大的相关器通道位置作为第二级相关器准时通道,八分之一个码
    片为相关器间隔,包括准时通道本身,组成8个窄相关器。最后,通过采用载波环和码环鉴相
    算法对此8个窄相关器积分累加值进行运算,不断调整载波相位的位置和8个窄相关器的位
    置,实现L1的频率信号跟踪和锁定。

    4、L5频点信号的引导跟踪:

    (1)L5点的引导跟踪??榻腥断喙仄骼奂踊衷怂?,每一级相关器有8个相关
    器,其中第一级相关器自适应可变位置。利用第一级相关器作为引导过程,以捕获??樗腿?br />的初始码相位作为准时通道,以准时通道为基准,2个码片为相关器间隔,组成8个宽相关
    器。设置自适应宽相关器的最大级数MAX_COR和计数器COUNT清零。

    (2)组成的8个宽相关器,选取累加包络值最大的相关器,若此最大值超过其他7个
    值的平均值的两倍,则开始进入跟踪过程,并将该累加包络值最大的相关器通道位置作为
    下一级宽相关器的准时通道,并开始进入下一级跟踪过程,跳入(4)。若8个宽相关器没有一
    个相关器的累加值超过预设的门限值,计数器COUNT=COUNT+1,进入(3);

    (3)若COUNT>MAX_COR,则判定L5无法引导跟踪,跳出引导跟踪???;若COUNT≤
    MAX_COR,将准时通道调整为CUR=CUR-16,执行(3);

    (4)调整第二级宽相关器的间隔为二分之一个码片,以准时通道为基准,组成8个
    宽相关器。选取8个相关器中累加包络值最大的相关器作为下一级相关器准时通道。下一级
    相关器组为八分之一个码片为相关器间隔,包括准时通道本身,组成第三级8个窄相关器。
    最后,通过采用载波环和码环鉴相算法对此8个窄相关器积分累加值进行运算,不断调整载
    波相位的位置和8个窄相关器的位置,实现L5的频率信号跟踪和锁定。

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    一种 卫星 导航 接收机 快速 引导 跟踪 方法 装置
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