專利名稱：衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星接收機的信 號失鎖重捕的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在實際應(yīng)用當中，往往由于過橋洞、地下通道、樓宇遮擋等因素造成衛(wèi) 星信號短暫消失，導(dǎo)致衛(wèi)星接收機環(huán)路的信號失鎖。當信號重新出現(xiàn)后，希 望通過失鎖重捕方法使接收機能夠盡快地恢復(fù)信號跟蹤并重新定位。
現(xiàn)有技術(shù)中的一種失鎖重捕方法主要包括當衛(wèi)星接收機環(huán)路的信號失 鎖后，啟動衛(wèi)星接收機中的捕獲單元重新捕獲衛(wèi)星信號，然后，利用重新捕 獲的衛(wèi)星信號恢復(fù)衛(wèi)星接收機環(huán)路，并進行重新定位。
在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)中的失鎖重捕方法至 少存在如下問題上述捕獲單元是串行使用的，每次只能進行一顆衛(wèi)星的捕 獲，限制了衛(wèi)星接收機環(huán)路的信號恢復(fù)的速度；由于采用重新捕獲衛(wèi)星信 號，不能利用以前獲取的位同步幀同步的信息，限制了重新定位的速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法和裝置，以 實現(xiàn)接收機在信號短暫消失又重新出現(xiàn)時，對接收信號的快速鎖定跟蹤和定位。
一種衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕 方法，包括當衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，利用環(huán)路失鎖前的載波跟蹤環(huán)^各的加速度
累加器和速度累加值的均值，通過迭代運算進行信號維持；
當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，將所述迭代運算獲取的載波控制 字作為跟蹤初值提供給所述載波跟蹤環(huán)路，所述載波跟蹤環(huán)路利用所述跟蹤 初值進行信號跟蹤。
一種衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的裝置，包括
信號維持模塊，用于當衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，利用環(huán)路失鎖前的載 波跟蹤環(huán)路的加速度累加器和速度累加值的均值，通過迭代運算進行信號維 持；
恢復(fù)跟蹤模塊，用于當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，將所述迭代 運算獲取的載波控制字作為跟蹤初值提供給所述載波跟蹤環(huán)路，所述載波跟 蹤環(huán)路利用所述跟蹤初值進行信號跟蹤。
由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過利 用載波跟蹤環(huán)路中加速度累加器和速度累加器的記憶功能，保留失鎖前最近 一次正常跟蹤的加速度和速度累加值，在信號遮擋導(dǎo)致環(huán)路失鎖時，利用加
速度和速度累加保留值進行重捕環(huán)路維持，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道衛(wèi)星信號短暫消 失情況下全部信號的快速恢復(fù)和定位。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā) 明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的 前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例提供的對基于環(huán)路記憶的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機信號失鎖重捕方法的處理流程圖2為本發(fā)明實施例提供的失鎖重捕記憶環(huán)路濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖，其與
通用環(huán)路濾波器的區(qū)別在于將輸入的鑒頻和鑒相誤差置為零；
圖3為本發(fā)明實施例提供的簡化的失鎖重捕記憶環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例二提供的一種衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的裝置的具
體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明實施例中，當衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，利用環(huán)路失鎖前的載 波跟蹤環(huán)路的加速度累加器和速度累加值的均值，通過迭代運算進行信號維
持；
當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，將所述迭代運算獲取的載波控制 字作為跟蹤初值提供給所述載波跟蹤環(huán)路，所述載波跟蹤環(huán)路利用所述跟蹤 初值進行信號跟蹤。
為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例 做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。
實施例一
在本實施例中，由于穿越隧道，樓宇遮擋等因素造成的信號中斷時間很 短，可以認為信號的載波多普勒和碼多普勒變化不大或以 一種相對固定規(guī)律 進行變化，沒有必要啟動衛(wèi)星接收機中的捕獲單元，僅需要利用環(huán)路本身資 源完成信號的重新跟蹤。
本發(fā)明實施例提供的基于環(huán)路記憶的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機失鎖重捕的方法的
處理流程如圖1所示，包括如下步驟
步驟11、獲取并記錄載波跟蹤環(huán)路正常跟蹤時的加速度和速度累加器值。
本發(fā)明實施例根據(jù)信噪比和載波鎖定標志，在衛(wèi)星接收機中的載波跟蹤 環(huán)路正常跟蹤衛(wèi)星信號時，利用載波跟蹤環(huán)路中加速度累加器和速度累加器 的記憶功能，按照預(yù)定的時間間隔，計算一次加速度累加器和速度累加器在 該段時間間隔內(nèi)的均值，并保存計算結(jié)果。
步驟12、通過能量檢測器利用環(huán)路失鎖門限來判斷出出現(xiàn)了接收機的環(huán) 路失鎖。
當由于穿越隧道，樓宇遮擋等因素，使得衛(wèi)星信號短時間消失，造成接 收機的環(huán)路失鎖，接收機無法定位時，需要立即斷開載波跟蹤環(huán)i 各和碼跟蹤 環(huán)路，以避免獲得錯誤的環(huán)路記憶值。當信號能量出現(xiàn)，需要較快速地判斷 出信號出現(xiàn)，恢復(fù)環(huán)路跟蹤。
在本發(fā)明實施例中，通過比較敏感的能量檢測器利用環(huán)路失鎖門限來判 斷出是否出現(xiàn)了上述接收機的環(huán)路失鎖，利用環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限來判斷出信 號是否已經(jīng)恢復(fù)。
上述環(huán)路失鎖門限和環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限的確定方法如下在接收機上電 時，對接收機噪底進行估算即在一段足夠長的時間內(nèi)求得噪底估計環(huán)路的
噪聲能量均值，為丄t(i,、Q力，以此作為接收機的噪底Rn。在此基礎(chǔ)
上，根據(jù)多次試驗的經(jīng)驗值，確定環(huán)路失鎖門限Lt-Rr^1.5，環(huán)路恢復(fù)跟蹤門 限St-RW3。
當上述能量檢測器檢測到的接收機的環(huán)路上的信號能量小于上述環(huán)路失 鎖門限時，則判斷上述接收機的環(huán)路失鎖。當上述能量檢測器檢測到的接收 機的環(huán)路上的信號能量大于上述環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限時，則判斷上述接收機的 環(huán)路的信號已經(jīng)恢復(fù)。步驟13、利用環(huán)路失鎖前最近一次的正常跟蹤的加速度累加器和速度累 加值的均值，通過失鎖重捕記憶環(huán)路進行信號維持，等待信號重新出現(xiàn)。
上述載波跟蹤環(huán)路的濾波器采用二階鎖頻環(huán)(FLL, Frequency Lock loop)輔助三階鎖相環(huán)(PLL, Phase Lock loop)濾波器，此結(jié)構(gòu)濾波器含 有兩個積分累加環(huán)節(jié)，前一級的積分累加環(huán)節(jié)稱為加速度累加器，后一級的 積分累加環(huán)節(jié)稱為速度累加器。
當上述能量檢測器判斷上述接收機的環(huán)路失鎖后，立即斷開原來的載波 跟蹤環(huán)路和碼跟蹤環(huán)路，確定環(huán)路失鎖重捕的維4爭時間，比如為10s。開啟 失鎖重捕記憶環(huán)路進行信號維持。上述失鎖重捕記憶環(huán)路的濾波器的結(jié)構(gòu)如 圖2所示，是將原來的二階FLL輔助三階PLL載波跟蹤環(huán)路的濾波器的輸入鑒
頻誤差A(yù)fk和鑒相誤差A(yù)&都置為0,只利用環(huán)路的加速度累加器和速度累加器 進行跟蹤維持。圖3為簡化的失鎖重捕記憶環(huán)^各的濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
獲取上述保存的環(huán)路失鎖前最近一次的正常跟蹤的加速度累加器和速度 累加值的均值，將該均值作為失鎖重捕記憶環(huán)路的輸入初值。然后，失鎖重 捕記憶環(huán)路中的加速度累加器利用所述加速度累加器的輸入初值，通過加速 度累加器進行迭代運算；失鎖重捕記憶環(huán)路中的速度累加器利用所述速度累 加器的輸入初值以及所述加速度累加器的迭代運算的結(jié)果，通過速度累加器 進行迭代運算，獲取載波控制值。實現(xiàn)衛(wèi)星信號維持，等待信號重新出現(xiàn)。
步驟14、當能量檢測器檢測到信號已經(jīng)恢復(fù)，將失鎖重捕記憶環(huán)路中得 到的載波控制字作為跟蹤初值提供給載波跟蹤環(huán)路，進行正常的衛(wèi)星信號跟蹤。
當在上述環(huán)路失鎖重捕的維持時間(比如10s)內(nèi)，上述能量檢測器檢 測到的接收機的環(huán)路上的信號能量大于上述環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限時，則確定上 述接收機的環(huán)路的信號已經(jīng)恢復(fù)。于是，獲取上述失鎖重捕記憶環(huán)路中通過迭代計算得到的載波控制字， 將該載波控制字作為跟蹤初值提供給載波跟蹤環(huán)路，關(guān)閉失鎖重捕記憶環(huán) 路，將失鎖重捕時間計數(shù)器置O，同時開啟載波跟蹤環(huán)路，進行正常的衛(wèi)星 信號跟蹤。
步驟15、信號恢復(fù)正常跟蹤后，利用保留的前次幀同步信息，在位重新 同步后即可提耳又偽距觀測量，進行定位解算。
當接收機的環(huán)路失鎖后，接收機信號的位同步幀同步失敗，碼跟蹤信息 不可反映真實的跟蹤信息，偽距觀測量不可用。但是，在此期間幀計數(shù)，位 計數(shù)進位保持正常工作，當信號恢復(fù)時，不需要等到幀同步后再提取偽距觀 測量，而是利用失鎖前的幀同步信息和跟蹤收斂后的碼相位信息來保證偽距 提取的正確性。碼跟蹤收斂過程在1s內(nèi)即可，遠遠小于重新帕同步的時間， 因此可以實現(xiàn)在信號恢復(fù)后較短時間內(nèi)重新定位。
實施例二
該實施例提供了一種衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的裝置，其具體實現(xiàn)結(jié)
構(gòu)如圖4所示，包括如下模塊
信號維持模塊41,用于當衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，利用環(huán)路失鎖前的 載波跟蹤環(huán)路的加速度累加器和速度累加值的均值，通過迭代運算進行信號 維持。
當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，利用衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖前的 幀同步信息，和環(huán)路信號恢復(fù)后的位同步信息來提取偽距。
當在上述環(huán)路失鎖重捕的維持時間(比如10s)內(nèi)，能量檢測器檢測到 的接收機的環(huán)路上的信號能量大于上述環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限時，則確定上述接 收機的環(huán)路的信號已經(jīng)恢復(fù)。
于是，獲取上述失鎖重捕記憶環(huán)路中通過迭代計算得到的載波控制字將該載波控制字作為跟蹤初值提供給載波跟蹤環(huán)路，關(guān)閉失鎖重捕記憶環(huán) 路，將失鎖重捕時間計數(shù)器置O,同時開啟載波跟蹤環(huán)路，進行正常的衛(wèi)星 信號跟蹤。
恢復(fù)跟蹤模塊42，用于當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，將所述迭 代運算獲取的載波控制字作為跟蹤初值提供給所述載波跟蹤環(huán)路，所述載波 i 艮蹤環(huán)路利用所述跟蹤初值進行信號跟蹤。
所述的裝置還可以包括
加速度累加器和速度累加值均值獲取模塊43，用于按照預(yù)定的時間間 隔，計算載波跟蹤環(huán)路中加速度累加器和速度累加器在所述時間間隔內(nèi)的均 值，并保存計算結(jié)果。
判斷處理模塊44,用于當檢測到接收機的環(huán)路上的信號能量小于預(yù)先設(shè) 定的環(huán)路失鎖門限時，則判斷所述接收機的環(huán)路失鎖；當檢測到接收機的環(huán) 路上的信號能量大于預(yù)先設(shè)定的環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限時，則判斷所述接收機的 環(huán)路的信號已經(jīng)恢復(fù)。所述的環(huán)路失鎖門限和環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限根據(jù)接收機 的噪底而確定。
上述環(huán)路失鎖門限和環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限的確定方法如下在接收機上電 時，對接收機噪底進行估算即在一段足夠長的時間內(nèi)求得噪底估計環(huán)路的
噪聲能量均值，為<formula>formula see original document page 11</formula>以此作為接收機的噪底Rn。在此基礎(chǔ)
L i=i
上，根據(jù)多次試驗的經(jīng)驗值，確定環(huán)路失鎖門限Lt-RrT1.5,環(huán)路恢復(fù)跟蹤門 限St-RW3。
所述的信號維持模塊41具體包括
加速度累加器模塊411 ，用于利用環(huán)路失鎖前最近的時間間隔內(nèi)的加速 度累加器的均值，通過加速度累加器進行迭代運算；
速度累加器模塊412 ，用于利用環(huán)路失鎖前最近的時間間隔內(nèi)的速度累加器的均值以及所述加速度累加器模塊的迭代運算的結(jié)果，通過速度累加器 進行迭代運算，獲取載波控制值。加速度累加器模塊411獲取上述保存的環(huán) 路失鎖前最近一次的正常跟蹤的加速度累加器和速度累加值的均值，將該均
值作為失鎖重捕記憶環(huán)路的輸入初值。然后，速度累加器模塊412利用所述 加速度累加器的輸入初值，通過加速度累加器進行迭代運算；失鎖重捕記憶 環(huán)路中的速度累加器利用所述速度累加器的輸入初值以及所述加速度累加器 的迭代運算的結(jié)果，通過速度累加器進行迭代運算，獲取載波控制值。
上述本發(fā)明實施例所述方法和裝置適用于BD2 (北斗2代)/GPS (Global Position System,全5求定4立系統(tǒng))導(dǎo)4元衛(wèi)星4妾收才幾。
綜上所述，本發(fā)明實施例利用載波跟蹤環(huán)路中加速度累加器和速度累加 器的記憶功能，保留失鎖前最近一次正常跟蹤的加速度和速度累加值，在信 號遮擋導(dǎo)致環(huán)路失鎖時，利用失鎖重捕記憶環(huán)路進行信號維持，等待信號的 重現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道衛(wèi)星信號短暫消失情況下全部信號的快速恢復(fù)和定 位。
通過多次實驗驗證，在GPS/BD2兼容接收機系統(tǒng)中應(yīng)用本發(fā)明實施例 時，在中斷信號10s后，恢復(fù)信號，可實現(xiàn)接收機在1s內(nèi)實現(xiàn)重新定位。在 實際跑車實驗中，當穿越橋洞、隧道時，信號消失；當穿出上述遮擋地時， 能夠?qū)崿F(xiàn)信號的快速恢復(fù)并定位，具有一定的實用價值。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1、一種衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法，其特征在于，包括當衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，利用環(huán)路失鎖前的載波跟蹤環(huán)路的加速度累加器和速度累加值的均值，通過迭代運算進行信號維持；當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，將所述迭代運算獲取的載波控制字作為跟蹤初值提供給所述載波跟蹤環(huán)路，所述載波跟蹤環(huán)路利用所述跟蹤初值進行信號跟蹤。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法，其特征在 于，所述的方法還包括按照預(yù)定的時間間隔，計算載波跟蹤環(huán)路中加速度累加器和速度累加器 在所述時間間隔內(nèi)的均值，并保存計算結(jié)果。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法，其特征在 于，所述的當衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，利用環(huán)路失鎖前的載波跟蹤環(huán)路的 加速度累加器和速度累加值的均值，通過迭代運算進行信號維持，包括當檢測到衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，斷開載波跟蹤環(huán)路，獲取所述保存 的環(huán)路失鎖前最近的時間間隔內(nèi)的加速度累加器和速度累加值的均值；利用所述環(huán)路失鎖前最近的時間間隔內(nèi)的加速度累加器的均值，通過加 速度累加器進行迭代運算，利用所述環(huán)路失鎖前最近的時間間隔內(nèi)的速度累 加器的均值以及所述加速度累加器的迭代運算的結(jié)果，通過速度累加器進行 迭代運算，獲取載波控制值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法，其 特征在于，所述的方法還包括當能量檢測器檢測到的接收機的環(huán)路上的信號能量小于預(yù)先設(shè)定的環(huán)路 失鎖門限時，則判斷所述接收機的環(huán)路失鎖；當能量檢測器檢測到的接收機的環(huán)路上的信號能量大于預(yù)先設(shè)定的環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限時，則判斷所述接收 機的環(huán)路的信號已經(jīng)恢復(fù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法，其特征在 于，所述的方法還包括所述的環(huán)路失鎖門限和環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限根據(jù)接收機的噪底而確定。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法，其 特征在于，所述的方法還包括當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，利用衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖前的 幀同步信息，和環(huán)路信號恢復(fù)后的位同步信息來提取偽距。
7、 一種衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的裝置，其特征在于，包括 信號維持模塊，用于當衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，利用環(huán)路失鎖前的載波跟蹤環(huán)路的加速度累加器和速度累加值的均值，通過迭代運算進行信號維 持；恢復(fù)跟蹤模塊，用于當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，將所述迭代 運算獲取的載波控制字作為跟蹤初值提供給所述載波跟蹤環(huán)路，所述載波跟蹤環(huán)路利用所述跟蹤初值進行信號跟蹤。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的裝置，其特征在 于，所述的裝置還包括加速度累加器和速度累加值均值獲取模塊，用于按照預(yù)定的時間間隔， 計算載波跟蹤環(huán)路中加速度累加器和速度累加器在所述時間間隔內(nèi)的均值， 并保存計算結(jié)果。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的裝置，其特 征在于，所述的裝置還包括判斷處理模塊，用于當檢測到接收機的環(huán)路上的信號能量小于預(yù)先設(shè)定 的環(huán)路失鎖門限時，則判斷所述接收機的環(huán)路失鎖；當檢測到接收機的環(huán)路上的信號能量大于預(yù)先設(shè)定的環(huán)路恢復(fù)跟蹤門限時，則判斷所述接收機的環(huán) 路的信號已經(jīng)恢復(fù)。
10、根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的裝置， 其特征在于，所述的信號維持模塊包括加速度累加器模塊，用于利用環(huán)路失鎖前最近的時間間隔內(nèi)的加速度累 加器的均值，通過加速度累加器進行迭代運算；速度累加器模塊，用于利用環(huán)路失鎖前最近的時間間隔內(nèi)的速度累加器 的均值以及所述加速度累加器模塊的迭代運算的結(jié)果，通過速度累加器進行 迭代運算，獲取載波控制值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星接收機的信號失鎖重捕的方法，該方法主要包括當衛(wèi)星接收機的環(huán)路失鎖后，利用環(huán)路失鎖前的載波跟蹤環(huán)路的加速度累加器和速度累加值的均值，通過迭代運算進行信號維持；當所述衛(wèi)星接收機的環(huán)路信號恢復(fù)后，將所述迭代運算獲取的載波控制字作為跟蹤初值提供給所述載波跟蹤環(huán)路，所述載波跟蹤環(huán)路利用所述跟蹤初值進行信號跟蹤。利用本發(fā)明，在信號遮擋導(dǎo)致環(huán)路失鎖時，利用加速度和速度累加保留值進行重捕環(huán)路維持，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道衛(wèi)星信號短暫消失情況下全部信號的快速恢復(fù)和定位。
文檔編號G01S1/04GK101685150SQ20091009036
公開日2010年3月31日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者張麗娜 申請人:北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司