專(zhuān)利名稱(chēng)：整周載波的gps p和/或y碼信號(hào)的跟蹤方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及一種整周載波的GPSP和/或Y碼信號(hào)的跟蹤方法 和裝置。
背景技術(shù)：
GPS衛(wèi)星同時(shí)發(fā)射Li、L2兩路擴(kuò)頻信號(hào)，載波分別是1575. 42MHz、1227. 6MHz，Ll 信號(hào)將導(dǎo)航電文分別用C/A碼和P碼進(jìn)行擴(kuò)頻，L2載波僅使用P碼對(duì)導(dǎo)航電文進(jìn)行擴(kuò)頻。 美國(guó)軍方出于安全性考慮，制定了 AS (反電子欺騙)政策，即利用嚴(yán)格保密的W碼和P碼 模二加形成Y碼再對(duì)導(dǎo)航電文進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，這樣就不允許普通用戶(hù)直接使用雙頻工作方 式。而雙頻載波相位測(cè)量對(duì)于測(cè)繪應(yīng)用是非常重要的；對(duì)于導(dǎo)航應(yīng)用中電離層延遲的精確 補(bǔ)償也需要雙頻偽距。Ashjaee等人提出自乘或平方的方法(見(jiàn)專(zhuān)利U. S. Pat. No. 4擬8106)，把L2信號(hào) 與自身平方，去除了 Y碼調(diào)制，輸出連續(xù)波，用于載波相位測(cè)量。這種方法的缺點(diǎn)是平方后 輸出頻率2倍于原始載波頻率，波長(zhǎng)減半，增加半周模糊度，給快速解模糊度帶來(lái)困難；平 方還導(dǎo)致更多的噪聲進(jìn)入接收機(jī)，環(huán)路信噪比的下降。載噪比40dB/Hz轉(zhuǎn)換到IOM帶寬后 信噪比G0-70) = -30dB，平方后為-60dB，信噪比下降30dB(與偽碼相關(guān)累加相比)。另一種為交叉相乘的方法。電離層的影響導(dǎo)致Ll和L2信號(hào)的延時(shí)不同，而在L2 上的延時(shí)要大于Li。L1、L2上調(diào)制Y碼為同步的，將Ll信號(hào)經(jīng)延時(shí)后乘到L2信號(hào)，以去除 L2上Y碼調(diào)制。與方法一相比可得到L2上全波長(zhǎng)信號(hào)的恢復(fù)，因?yàn)長(zhǎng)l路信號(hào)與L2相比 有3dB增益，所以?xún)陕废喑酥笙鄬?duì)于L2自身平方，同樣有3dB的增益。這種方法的缺點(diǎn) 是為了使Ll和L2上的P(Y)碼對(duì)齊，L2延遲要可變；因?yàn)楸痉椒ㄒ廊皇窃跀U(kuò)頻帶寬下處 理的，信噪比較低。Keegan提出P碼輔助L2平方的方法(見(jiàn)專(zhuān)利U. S. Pat. No. 4972431)，此方法不對(duì) 輸入信號(hào)直接平方，而是C/A碼引導(dǎo)P碼跟蹤后，剝離P碼，然后減少帶寬到W信號(hào)帶寬。即 產(chǎn)生本地P碼，去除L2信號(hào)Y碼中的P碼，保留未知W碼。帶寬從正負(fù)IOMHz減小到正負(fù) 500kHz。同樣40dB/Hz的載噪比，轉(zhuǎn)換到500kHz帶寬后信噪比(40-57) =-17dB。這樣在 L2信號(hào)平方時(shí)，相比之前的沒(méi)有P碼輔助，有13dB的增益。缺點(diǎn)是同樣存在半波長(zhǎng)模糊度 問(wèn)題；與已知W碼比特邊沿，在比特期間積分相比，帶通濾波器不是最優(yōu)的。Lorenz等人提出P碼輔助交叉相乘的方法(見(jiàn)專(zhuān)利U. S. Pat. No. 5134407)，結(jié)合 了 P碼輔助L2平方和交叉相乘方法的優(yōu)點(diǎn)，減小帶寬，減少信噪比的損失。此種方法改善 了信噪比，實(shí)現(xiàn)全波長(zhǎng)載波跟蹤。然而，W比特相對(duì)于P碼相位的定時(shí)關(guān)系必須依賴(lài)高增益 天線取得，在實(shí)際應(yīng)用中不現(xiàn)實(shí)。Litton, Russell和Woo等人提出一種Z-跟蹤方法(見(jiàn)專(zhuān)利U. S. Pat. No. 5576715)?？紤]W碼與P碼之間的關(guān)系。未知W碼極性對(duì)其進(jìn)行估計(jì)。用本地產(chǎn)生P 碼分別解調(diào)L1，L2兩路信號(hào)，信號(hào)帶寬從20MHz減小到1MHz。通過(guò)W碼與P碼之間的周期 關(guān)系，在W碼碼片區(qū)間內(nèi)做累加處理。對(duì)一路信號(hào)的輸出值做符號(hào)判斷作為對(duì)W碼的估計(jì)值。將估計(jì)值乘到另一路信號(hào)上以去除W碼。相對(duì)于P碼輔助平方，此方法信噪比高3dB。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種整周載波的GPS信號(hào)P和/或Y碼信號(hào)的跟 蹤方法和裝置，可以在L2上得到載波全波長(zhǎng)的恢復(fù)，進(jìn)行GPS信號(hào)的P和/或Y碼跟蹤，具 有更高信噪比。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種整周載波的GPSP和/或Y碼信號(hào)的跟蹤方 法，包括A、通過(guò)Ll衛(wèi)星信號(hào)的C/A碼引導(dǎo)，產(chǎn)生本地P碼；B、L1、L2衛(wèi)星信號(hào)分別與所述本地P碼相關(guān)，對(duì)相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次 累加后，交叉互乘后，分別進(jìn)行二次累加，得到Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果；C、根據(jù)所述Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行Ll和L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波 環(huán)的跟蹤。進(jìn)一步地，所述步驟C具體包括對(duì)二次累加的結(jié)果進(jìn)行FFT、非相干累加、輸出Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的碼、載波相位鑒 別誤差；分別將Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的I、Q路的碼、載波相位鑒別誤差加權(quán)相加后作為L(zhǎng)i、L2 衛(wèi)星信號(hào)整體的碼、載波相位鑒別誤差進(jìn)行環(huán)路濾波，完成Ll和L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波 環(huán)跟蹤。進(jìn)一步地，所述步驟B中進(jìn)行多路相關(guān)，各路采用不同的偽碼延遲，得到不同的相關(guān)結(jié)果；將相關(guān)結(jié)果中相 關(guān)峰最大的一路作為L(zhǎng)2衛(wèi)星信號(hào)和本地P碼相關(guān)后的相關(guān)結(jié)果。進(jìn)一步地，所述步驟B中對(duì)一次累加得到的結(jié)果進(jìn)行歸一化處理得到W位估計(jì)值，用得到的W位估計(jì)值進(jìn) 行交叉互乘。進(jìn)一步地，所述步驟B中，產(chǎn)生W碼時(shí)鐘信號(hào)的步驟包括將當(dāng)前速率值設(shè)為A或B ；對(duì)P碼碼片進(jìn)行計(jì)數(shù)，達(dá)到當(dāng)前速率值時(shí)在邊沿時(shí)刻產(chǎn)生W碼時(shí)鐘信號(hào)；對(duì)W碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)前速率值為A時(shí)，當(dāng)W碼時(shí)鐘信號(hào)達(dá)到M個(gè)時(shí)將當(dāng)前 速率值設(shè)為B ；當(dāng)前速率值為B時(shí)，當(dāng)W碼時(shí)鐘信號(hào)達(dá)到N個(gè)時(shí)將當(dāng)前速率值設(shè)為B ；A、B、M、N均為正整數(shù)。進(jìn)一步地，步驟B具體包括將Ll衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1 個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值，移位并二次累 加得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果；將L2衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1 個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值；將第一 I路W位估計(jì)值分別和第二 I路、Q路W位估計(jì)值相乘；將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得到L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。
進(jìn)一步地，步驟B具體包括將Ll衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1 個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值；將L2衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1 個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值，移位并二次累 加得到L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果；將第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I路、Q路W位估計(jì)值相乘；將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。進(jìn)一步地，步驟B具體包括將Ll衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1 個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值；將L2衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1 個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值；將第一 I路W位估計(jì)值分別和第二 I路、Q路W位估計(jì)值相乘；將第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I路、Q路W位估計(jì)值相乘；將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié) 果和L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。 進(jìn)一步地，所述步驟A具體包括Al、首先對(duì)Ll衛(wèi)星信號(hào)的偽碼相位和多普勒頻率進(jìn)行二維搜索，捕獲到衛(wèi)星信號(hào) 后閉合Ll的C/A碼環(huán)和載波環(huán)路，實(shí)現(xiàn)偽碼和載波相位的同步，鎖定Ll的C/A碼環(huán)和載波 環(huán)；A2、解調(diào)Ll衛(wèi)星信號(hào)，解析導(dǎo)航電文，得到當(dāng)前時(shí)刻的kount以及相關(guān)相位信 息；A3、根據(jù)所述相關(guān)相位信息產(chǎn)生本地P碼；A4、由Ll衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)初始化L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)。本發(fā)明還提供了一種整周載波的GPSP和/或Y碼信號(hào)的跟蹤裝置，包括P碼產(chǎn)生模塊，用于通過(guò)Ll衛(wèi)星信號(hào)的C/A碼引導(dǎo)，產(chǎn)生本地P碼；第一、第二相關(guān)器，分別用于將L1、L2衛(wèi)星信號(hào)與所述本地P碼的相關(guān)，得到第一、
第二相關(guān)結(jié)果；W碼輔助模塊，用于分別對(duì)所述第一、第二相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后 交叉互乘，再分別進(jìn)行二次累加，得到Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果；環(huán)路跟蹤模塊，用于根據(jù)所述Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行Ll和L2衛(wèi)星 信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)的跟蹤。 進(jìn)一步地，所述環(huán)路跟蹤模塊具體包括分別用于對(duì)Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換的第一、第二 FFT單 元；分別用于對(duì)第一、第二 FFT單元輸出的結(jié)果進(jìn)行非相干累加的第一、第二累加單元；分別用于輸出Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的碼、載波相位鑒別誤差的第一、第二鑒別器；分別用于將L1、L2衛(wèi)星信號(hào)的I、Q路的碼、載波相位鑒別誤差加權(quán)相加，得到Li、 L2衛(wèi)星信號(hào)整體的碼、載波相位鑒別誤差的第一、第二融合器；分別用于對(duì)Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的加權(quán)相加后的結(jié)果進(jìn)行環(huán)路濾波，完成Ll和L2衛(wèi) 星信號(hào)的碼環(huán)和載波環(huán)跟蹤的第一、第二環(huán)路濾波器。進(jìn)一步地，所述第二相關(guān)器包括多個(gè)相關(guān)電路，分別用于按照不同的偽碼延遲對(duì)L2衛(wèi)星信號(hào)與所述本地P碼進(jìn)行 相關(guān)；選擇單元，將輸出最大相關(guān)峰的相關(guān)結(jié)果的相關(guān)電路作為當(dāng)前的相關(guān)電路；將該 當(dāng)前的相關(guān)電路輸出的相關(guān)結(jié)果作為L(zhǎng)2衛(wèi)星信號(hào)和本地P碼相關(guān)后的相關(guān)結(jié)果輸出。進(jìn)一步地，所述跟蹤裝置還包括第一、第二 C/A碼產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生C/A碼；所述第一 /第二相關(guān)器各包括第一、第二、第三、第四、第五、第六乘法器；載波數(shù)控振蕩器，用于產(chǎn)生sin、cos信號(hào)，分別輸入給第一、第二乘法器；碼數(shù)控振蕩器，用于輸出控制信號(hào)給所述P碼產(chǎn)生模塊；第一、第二乘法器分別用于將輸入的衛(wèi)星信號(hào)和所述sirucos信號(hào)相乘，得到I、Q 路信號(hào)；第三、第四乘法器分別用于將所述I路、Q路信號(hào)和本地P碼相乘，得到I、Q路相 關(guān)結(jié)果，輸出給W碼輔助模塊；第五、第六乘法器分別用于將所述I路、Q路信號(hào)和C/A碼相乘，結(jié)果輸出給累加器。進(jìn)一步地，P碼產(chǎn)生模塊具體包括C/A碼跟蹤和捕獲單元，用于對(duì)Ll衛(wèi)星信號(hào)的偽碼相位和多普勒頻率進(jìn)行二維搜 索，捕獲到Ll衛(wèi)星信號(hào)后鎖定C/A碼環(huán)和載波環(huán)路；解調(diào)單元，用于解調(diào)Ll衛(wèi)星信號(hào)，解析導(dǎo)航電文，得到當(dāng)前時(shí)刻的koimt以及相 關(guān)相位信息；第一、第二 P碼產(chǎn)生單元，分別用于產(chǎn)生Li、L2路的本地P碼；初始化單元，用于根據(jù)所述相關(guān)相位信息初始化第一、第二P碼產(chǎn)生單元；由Ll衛(wèi) 星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)初始化Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的碼數(shù)控振蕩器、載波數(shù)控振蕩器。進(jìn)一步地，所述W碼輔助模塊具體包括第一、第二二次累加單元；第一 W位估計(jì)單元，用于對(duì)所述第一相關(guān)器輸出的I、Q路相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng) 度的一次累加，得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值；第二 W位估計(jì)單元，用于對(duì)所述第二相關(guān)器輸出的I、Q路相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng) 度的一次累加，得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值；W碼時(shí)鐘生成器，用于輸出W碼時(shí)鐘信號(hào)給所述第一、第二 W位估計(jì)單元；所述第一二次累加單元用于將所述第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I、Q路W位估 計(jì)值互乘后進(jìn)行二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果輸入給所述環(huán)路跟蹤模塊；所述第二二次累加單元用于將所述第一 I路W位估計(jì)值分別和第二 I、Q路W位估計(jì)值互乘后進(jìn)行二次累加，得到L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果輸入給所述環(huán)路跟蹤模塊。進(jìn)一步地，所述第一 W位估計(jì)單元對(duì)所述第一 I路、Q路一次累加得到的結(jié)果進(jìn)行 歸一化處理得到第一 I路、Q路W位估計(jì)值；所述第二 W位估計(jì)單元對(duì)所述第二 I路、Q路 一次累加得到的結(jié)果進(jìn)行歸一化處理得到第二 I路、Q路W位估計(jì)值；進(jìn)一步地，所述W碼時(shí)鐘生成器具體包括速率選擇器，設(shè)置A或B為當(dāng)前速率值；每次收到使能信號(hào)后，將速率值設(shè)置為當(dāng) 前速率值以外的另一個(gè)值，所述速率值為A或B ；比如當(dāng)前速率值為A時(shí)，收到使能信號(hào)后 將速率值改為B ；第一計(jì)數(shù)器，用于對(duì)P碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，也就是對(duì)P碼碼片進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù) 值達(dá)到所述速率選擇器設(shè)置的速率值時(shí)輸出W碼時(shí)鐘信號(hào)，并重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；第二計(jì)數(shù)器，用于對(duì)輸出的W碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)前速率值為A時(shí)，計(jì)數(shù)值到 達(dá)M時(shí)發(fā)送使能信號(hào)，當(dāng)前速率值為B時(shí)，計(jì)數(shù)值到達(dá)N時(shí)發(fā)送使能信號(hào)；發(fā)送使能信號(hào)后 重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)收到XlA歷元復(fù)位信號(hào)后，第一、第二計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；速率選擇器設(shè)置當(dāng) 前速率值為A或B。進(jìn)一步地，所述第一、第二二次累加單元各具體包括I路、Q路乘法器，I路、Q路移位寄存器，及I路、Q路累加器；所述第一二次累加單元中所述I路/Q路乘法器用于將第一 I路/Q路W位估計(jì)值和第二 I路W位估計(jì)值相 乘；所述I路/Q路移位寄存器用于將I路/Q路相乘結(jié)果進(jìn)行移位；所述I路/Q路累加器用于將I路/Q路移位后的數(shù)據(jù)累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I 路/Q路二次累加結(jié)果；所述第二二次累加單元中所述I路/Q路乘法器用于將第二 I路/Q路W位估計(jì)值和第一 I路W位估計(jì)值相 乘；所述I路/Q路移位寄存器用于將I路/Q路相乘結(jié)果進(jìn)行移位；所述I路/Q路累加器用于將I路/Q路移位后的數(shù)據(jù)累加，得到L2衛(wèi)星信號(hào)的I 路/Q路二次累加結(jié)果。本發(fā)明的各實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于未采用L2衛(wèi)星信號(hào)平方或自乘，因此可以在L2衛(wèi)星信號(hào)上得到載波全波 長(zhǎng)的恢復(fù)，不存在半波長(zhǎng)模糊度；(2)可采用通用的電路結(jié)構(gòu)，通過(guò)更改輔助值，比如寄存器設(shè)定，以支持P碼、Y碼 足艮S宗；(3)采用二次相干累加的方案，使環(huán)路具有更高信噪比；(4)采用Wbit估計(jì)值的軟判決，可實(shí)現(xiàn)整數(shù)特性碼的實(shí)數(shù)估計(jì)；(5)對(duì)1^1/12衛(wèi)星信號(hào)上(/^碼或1^2衛(wèi)星信號(hào)上(碼的跟蹤結(jié)果與？(幻碼的跟 蹤結(jié)果融合，以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合跟蹤，可提高測(cè)量精度；(6)采用多路相關(guān)的方案，能夠在L2衛(wèi)星信號(hào)上更迅速完成相關(guān)能量的搜索，消除Li，L2衛(wèi)星信號(hào)由于電離層產(chǎn)生的不同延時(shí)的影響。 (7)采用單向輔助或雙向?qū)ΨQ(chēng)的設(shè)計(jì)，L1，L2衛(wèi)星信號(hào)可交叉輔助，也可Ll衛(wèi)星信 號(hào)單輔助L2衛(wèi)星信號(hào)，或者L2衛(wèi)星信號(hào)單輔助Ll衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)現(xiàn)Y碼輔助。


圖1是實(shí)施例一中整周載波的GPSP和/或Y碼信號(hào)的跟蹤方法具體例子的流程 圖；圖2是實(shí)施例二中整周載波的GPSP和/或Y碼信號(hào)的跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是實(shí)施例二中相關(guān)器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是實(shí)施例二中整周載波的GPSP和/或Y碼信號(hào)的跟蹤裝置具體例子的結(jié)構(gòu) 框圖；圖5是實(shí)施例二中W碼時(shí)鐘生成器的結(jié)構(gòu)框圖；圖6是實(shí)施例二中W碼輔助模塊的二次累加單元的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明中各實(shí)施例的設(shè)計(jì)思想如下同一顆衛(wèi)星的Li，L2信號(hào)分別運(yùn)行于不同的通道，經(jīng)數(shù)字下變頻后的基帶信號(hào)在 兩個(gè)通道里分別做P碼的本地相關(guān)，相互做W位估計(jì)的輔助后分別相干累加，結(jié)果進(jìn)入碼環(huán) 載波環(huán)進(jìn)行環(huán)路跟蹤。對(duì)處理通道進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，及各功能部分設(shè)計(jì)為獨(dú)立模塊，有輸入輸出接口。既可以實(shí)現(xiàn)單向輔助也可以實(shí)現(xiàn)雙向輔助，實(shí)現(xiàn)Y碼跟蹤，S卩L1，L2可交叉輔助， 也可Ll單輔助L2或者L2單輔助Li。接收機(jī)在不做任何結(jié)構(gòu)修改的情況下，可以支持P碼、Y碼跟蹤。實(shí)施例一，一種整周載波的GPSP和/或Y碼信號(hào)的跟蹤方法，包括A、通過(guò)Ll衛(wèi)星信號(hào)的C/A碼引導(dǎo)，產(chǎn)生本地P碼；B、L1、L2衛(wèi)星信號(hào)分別與所述本地P碼相關(guān)，對(duì)相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次 累加后，交叉互乘后，再分別進(jìn)行二次累加，得到Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果；C、根據(jù)所述Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行Ll和L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波 環(huán)的跟蹤，也就是進(jìn)行碼相位、載波相位的跟蹤。實(shí)現(xiàn)L2衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤就實(shí)現(xiàn)了 Y碼或者說(shuō)P碼的跟蹤。本實(shí)施例中，所述步驟B中，是對(duì)L1、L2衛(wèi)星信號(hào)下變頻后的I、Q兩路信號(hào)分別與 本地的C/A碼和P碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算；累加時(shí)分別采用不同的積分區(qū)間，其中P碼的積分區(qū)間 為1個(gè)Wbit長(zhǎng)度，S卩，做1個(gè)Wbit長(zhǎng)度一次累加。本實(shí)施例中，步驟C可以具體包括對(duì)二次累加的結(jié)果進(jìn)行FFT、非相干累加、輸出L1、L2的碼、載波相位鑒別誤差，進(jìn) 行環(huán)路濾波，完成Ll和L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)的跟蹤。對(duì)L1、L2衛(wèi)星信號(hào)上C/A碼或L2衛(wèi)星信號(hào)上C碼的跟蹤結(jié)果與P (Y)碼的跟蹤結(jié) 果融合，進(jìn)行聯(lián)合跟蹤。融合具體是指分別將Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的C/A碼(I路)和P或Y
11碼(Q路)信號(hào)的碼、載波相位鑒別誤差加權(quán)相加后作為L(zhǎng)i、L2衛(wèi)星信號(hào)整體的碼、載波相 位鑒別誤差進(jìn)行環(huán)路濾波；所述加權(quán)系數(shù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)或仿真結(jié)果確定。根據(jù)這兩個(gè)支路信 號(hào)噪聲水平，確定加權(quán)系數(shù)，本實(shí)施例中，步驟C后還可以進(jìn)一步包括進(jìn)行偽距和載波相位測(cè)量。本實(shí)施例中，步驟C中利用L1/L2衛(wèi)星信號(hào)對(duì)Ll和L2衛(wèi)星信號(hào)的Y碼相位進(jìn)行 跟蹤，同時(shí)對(duì)Ll和L2衛(wèi)星信號(hào)的載波相位進(jìn)行跟蹤，最終實(shí)現(xiàn)Ll和L2的觀測(cè)值的測(cè)量， 完成高精度測(cè)量功能。本實(shí)施例中，所述步驟A具體包括Al、完成Ll上C/A碼的穩(wěn)定跟蹤。首先對(duì)Ll上C/A偽碼相位和多普勒頻率進(jìn)行 二維搜索，捕獲到衛(wèi)星信號(hào)后閉合Ll的C/A碼環(huán)和載波環(huán)，實(shí)現(xiàn)Ll上C/A偽碼和載波相位 的同步，鎖定Ll的C/A碼環(huán)和載波環(huán)；實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定跟蹤。A2、解調(diào)Ll衛(wèi)星信號(hào)。跟蹤上衛(wèi)星信號(hào)后，就可以解析導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文中包含 Zcount及相關(guān)相位信息；解析后得到當(dāng)前時(shí)刻的Zcoimt以及相關(guān)相位信息；A3、根據(jù)所述相關(guān)相位信息產(chǎn)生本地P碼；A4、由Ll衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)初始化L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)；由 于Ll和L2跟蹤的是同一顆衛(wèi)星信號(hào)，Ll頻率上的多普勒頻率可以折算到(推算出)L2上 的多普勒頻率，Ll上的偽碼和L2上的偽碼在時(shí)間上是對(duì)齊的，這樣就可以對(duì)L2的載波環(huán) 和碼環(huán)進(jìn)行設(shè)定。本實(shí)施例中，所述步驟B中，L2衛(wèi)星信號(hào)與所述本地P碼相關(guān)的具體步驟包括進(jìn)行多路相關(guān)，各路采用不同的偽碼延遲，得到不同的相關(guān)結(jié)果；將相關(guān)結(jié)果中相 關(guān)峰最大的一路作為L(zhǎng)2衛(wèi)星信號(hào)和本地P碼相關(guān)后的當(dāng)前相關(guān)結(jié)果。這樣的設(shè)計(jì)可以使 L2上的Y碼支路更迅速地在搜索范圍內(nèi)找到即時(shí)碼對(duì)應(yīng)的相關(guān)器。此時(shí)可以閉合L2的跟蹤環(huán)路，鎖定L2的碼和載波跟蹤環(huán)路。跟蹤環(huán)路鎖定后L2 的Wbit估計(jì)為最優(yōu)，L2的Wbit估計(jì)輔助Ll可以完成Ll上Q支路的跟蹤，以達(dá)到I，Q聯(lián) ☆足艮S宗。本實(shí)施例中采用Wbit實(shí)數(shù)估計(jì)值。本實(shí)施例對(duì)一次累加結(jié)果進(jìn)行歸一化處理得 到的W位估計(jì)值，也就是對(duì)一次累加結(jié)果做實(shí)數(shù)估計(jì)，所謂實(shí)數(shù)估計(jì)是指不對(duì)計(jì)算的結(jié)果 做單一門(mén)限的O或1判決，而是將結(jié)果進(jìn)行歸一化處理后輸出，直接參與后續(xù)處理，也就是 用得到的W位估計(jì)值進(jìn)行交叉互乘。本實(shí)施例中，W碼有2種可選速率A，B(A，B為P碼碼片數(shù)，或P碼時(shí)鐘信號(hào)數(shù))；2 種碼速率每次分別持續(xù)M，N個(gè)Wbit長(zhǎng)度。本實(shí)施例的步驟B中產(chǎn)生W碼時(shí)鐘信號(hào)的具體方式是將當(dāng)前速率值設(shè)為A或B ；對(duì)P碼碼片進(jìn)行計(jì)數(shù)，達(dá)到當(dāng)前速率值時(shí)在邊沿時(shí)刻產(chǎn)生W碼時(shí)鐘信號(hào)；對(duì)W碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)前速率值為A時(shí)，當(dāng)W碼時(shí)鐘信號(hào)達(dá)到M個(gè)時(shí)將當(dāng)前 速率值設(shè)為B ；當(dāng)前速率值為B時(shí)，當(dāng)W碼時(shí)鐘信號(hào)達(dá)到N個(gè)時(shí)將當(dāng)前速率值設(shè)為B ；A、B、M、N均為正整數(shù)?？梢?jiàn)，這樣產(chǎn)生的W碼的周期為P碼周期的整數(shù)倍，且W碼的邊沿一定與P碼邊沿 對(duì)齊。
本實(shí)施例中，步驟B具體包括將Ll衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1 個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值；將L2衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1 個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值；將第一 I路W位估計(jì)值分別和第二 I路、Q路W位估計(jì)值相乘；將第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I路、Q路W位估計(jì)值相乘；將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié) 果和L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。這樣的做法是Li，L2交叉輔助，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，也可Ll單輔助L2 僅將第一 I路W 位估計(jì)值分別和第二 I路、Q路W位估計(jì)值相乘，將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得 到L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果；將第一 I路、Q路W位估計(jì)值移位并二次累加得 到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。還可以L2單輔助Ll 僅將第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I路、Q路W位估計(jì)值 相乘，將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果； 將第二 I路、Q路W位估計(jì)值移位并二次累加得到L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。本實(shí)施例的一個(gè)具體的例子的流程如圖1所示，包括101、對(duì)Ll的C/A碼環(huán)和載波環(huán)進(jìn)行跟蹤，并解調(diào)導(dǎo)航信號(hào)；102、進(jìn)行初始化，使產(chǎn)生的本地P碼與Ll C/A碼對(duì)準(zhǔn)；產(chǎn)生本地P碼；103、根據(jù)Ll碼環(huán)、載波環(huán)初始化L2碼環(huán)、載波環(huán)；104、Li、L2和本地P碼進(jìn)行相關(guān)；在L2的多路相關(guān)結(jié)果中找到相關(guān)峰最大的一 路；105、閉合L2碼和載波的跟蹤環(huán)路；106、判斷L2載波跟蹤環(huán)路是否鎖定，如果是則進(jìn)行步驟107 ；否則繼續(xù)本步驟；107、Ll聯(lián)合跟蹤C(jī)/A碼和P碼；108、進(jìn)行偽距和載波相位測(cè)量。實(shí)施例二，一種整周載波的GPSP和/或Y碼信號(hào)的跟蹤裝置，如圖2所示，包括P碼產(chǎn)生模塊，用于通過(guò)Ll衛(wèi)星信號(hào)的C/A碼引導(dǎo)，產(chǎn)生本地P碼；第一、第二相關(guān)器，分別用于將L1、L2衛(wèi)星信號(hào)與所述本地P碼的相關(guān)，得到第一、
第二相關(guān)結(jié)果；W碼輔助模塊，用于分別對(duì)所述第一、第二相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累加后 交叉互乘，再分別進(jìn)行二次累加，得到Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果；環(huán)路跟蹤模塊，用于根據(jù)所述Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行Ll和L2衛(wèi)星 信號(hào)的碼環(huán)和載波環(huán)的跟蹤。實(shí)現(xiàn)L2衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤就是實(shí)現(xiàn)了 Y碼或者說(shuō)P碼的跟蹤。本實(shí)施例中，所述環(huán)路跟蹤模塊可以具體包括分別用于對(duì)Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換的第一、第二 FFT單 元；分別用于對(duì)第一、第二 FFT單元輸出的結(jié)果進(jìn)行非相干累加的第一、第二累加單兀；分別用于輸出Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的碼、載波相位鑒別誤差的第一、第二鑒別器；分別用于將L1、L2衛(wèi)星信號(hào)的I、Q路的碼、載波相位鑒別誤差加權(quán)相加，得到Li、 L2衛(wèi)星信號(hào)整體的碼、載波相位鑒別誤差的第一、第二融合器；分別用于對(duì)Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的加權(quán)相加后的結(jié)果進(jìn)行環(huán)路濾波，完成Ll和L2衛(wèi) 星信號(hào)的碼環(huán)和載波環(huán)跟蹤的第一、第二環(huán)路濾波器。本實(shí)施例中，所述跟蹤裝置還包括第一、第二 C/A碼產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生C/A碼；本實(shí)施例中，所述第一 /第二相關(guān)器如圖3所示，可以各包括第一、第二、第三、第四、第五、第六乘法器；載波數(shù)控振蕩器，用于產(chǎn)生sin、cos信號(hào)，分別輸入給第一、第二乘法器；碼數(shù)控振蕩器，用于輸出控制信號(hào)給所述第一、第二 C/A碼產(chǎn)生模塊和P碼產(chǎn)生模 塊；第一、第二乘法器分別用于將輸入的衛(wèi)星信號(hào)(對(duì)于第一相關(guān)器，是Ll衛(wèi)星信號(hào)， 對(duì)于第二相關(guān)器，是L2衛(wèi)星信號(hào))和所述sin、cos信號(hào)相乘，得到I、Q路信號(hào)；第三、第四乘法器分別用于將所述I路、Q路信號(hào)和本地P碼相乘，得到I、Q路相 關(guān)結(jié)果，輸出給W碼輔助模塊進(jìn)行一次累加，即輸出給圖3中的一次累加器；第五、第六乘法器分別用于將所述I路、Q路信號(hào)和C/A碼相乘，結(jié)果輸出給累加
ο本實(shí)施例中，所述W碼輔助模塊具體可以包括第一、第二二次累加單元；第一 W位估計(jì)單元，用于對(duì)所述第一相關(guān)器輸出的I、Q路相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng) 度的一次累加，得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值；第二 W位估計(jì)單元，用于對(duì)所述第二相關(guān)器輸出的I、Q路相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng) 度的一次累加，得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值；W碼時(shí)鐘生成器，用于輸出W碼時(shí)鐘信號(hào)給所述第一、第二 W位估計(jì)單元；所述第一二次累加單元用于將所述第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I、Q路W位估 計(jì)值互乘后進(jìn)行二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果輸入給所述環(huán)路跟蹤模塊；所述第二二次累加單元用于將所述第一 I路W位估計(jì)值分別和第二 I、Q路W位估 計(jì)值互乘后進(jìn)行二次累加，得到L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果輸入給所述環(huán)路跟蹤模塊。本實(shí)施例中，所述第一 /第二 W位估計(jì)單元采用Wbit估計(jì)值的軟判決，對(duì)所述第 一 /第二 I、Q路一次累加得到的結(jié)果進(jìn)行歸一化處理(做實(shí)數(shù)估計(jì))得到第一 /第二 I、Q 路W位估計(jì)值，而不僅僅是單一門(mén)限，0，1的判決。本實(shí)施例的一個(gè)具體的例子的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括分別對(duì)Li、L2衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行 處理的兩個(gè)通道，各通道結(jié)構(gòu)類(lèi)似，下面將描述對(duì)Ll衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行處理的通道，對(duì)L2衛(wèi)星 信號(hào)進(jìn)行處理的通道可以類(lèi)推，不再贅述。同上述對(duì)相關(guān)器的描述，載波數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的sin、cos信號(hào)和衛(wèi)星信號(hào)相乘得 到I、Q路信號(hào)；I、Q路信號(hào)分別和由碼數(shù)控振蕩器控制的本地P碼、C/A碼相乘；本圖中， PN(I)即本地P碼，PN(Q)即C/A碼。與C/A碼相乘的結(jié)果進(jìn)累加器；與P碼相乘的結(jié)果進(jìn)W位估計(jì)單元，即圖中的W碼積分清零；得到的LlW位估計(jì)進(jìn)本通道和對(duì)L2處理通道的二次累加單元，即圖中的二級(jí)累 加器；二級(jí)累加器出來(lái)的結(jié)果進(jìn)環(huán)路跟蹤模塊，即圖中的Ll跟蹤環(huán)路；其中，W碼積分清零受LlW碼時(shí)鐘信號(hào)控制；LlW碼時(shí)鐘信號(hào)根據(jù)LlP碼時(shí)鐘信號(hào) 和LlXlA歷元復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生；碼數(shù)控振蕩器受LlP碼時(shí)鐘信號(hào)控制。本實(shí)施例中，所述P碼產(chǎn)生模塊具體可以包括C/A碼捕獲和跟蹤單元，用于對(duì)Ll衛(wèi)星信號(hào)的偽碼相位和多普勒頻率進(jìn)行二維搜 索，捕獲到Ll衛(wèi)星信號(hào)后鎖定C/A碼和載波，實(shí)現(xiàn)偽碼和載波相位的同步；解調(diào)單元，用于解調(diào)Ll衛(wèi)星信號(hào)，解析導(dǎo)航電文，得到當(dāng)前時(shí)刻的koimt以及相 關(guān)相位信息；第一、第二 P碼產(chǎn)生單元，分別用于產(chǎn)生Li、L2路的本地P碼；初始化單元，用于根據(jù)所述相關(guān)相位信息初始化第一、第二P碼產(chǎn)生單元；由Ll衛(wèi) 星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)初始化Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的碼數(shù)控振蕩器、載波數(shù)控振蕩器。本實(shí)施例中，所述第二相關(guān)器可以包括多個(gè)相關(guān)電路，分別用于按照不同的偽碼延遲對(duì)L2衛(wèi)星信號(hào)與所述本地P碼進(jìn)行 相關(guān)；選擇單元，將輸出最大相關(guān)峰的相關(guān)結(jié)果的相關(guān)電路作為當(dāng)前的相關(guān)電路；將該 當(dāng)前的相關(guān)電路輸出的相關(guān)結(jié)果作為L(zhǎng)2衛(wèi)星信號(hào)和本地P碼相關(guān)后的相關(guān)結(jié)果輸出。本實(shí)施例中，所述W碼輔助模塊把Y碼支路相關(guān)器的輸出累加結(jié)果作為輸入，每個(gè) 相關(guān)器的I、Q值分別與另外通道的Wbit輔助信號(hào)相乘，相乘結(jié)果移位后分別做二次累加。 累加區(qū)間受I支路的清零指示控制。剝離P碼、W碼及導(dǎo)航電文后，只包含載波相位差的信 號(hào)，因此可做長(zhǎng)時(shí)間相干累加，顯著提高環(huán)路信噪比。本實(shí)施例中，所述W碼時(shí)鐘生成器用于控制累加時(shí)P碼的積分區(qū)間，如圖5所示， 具體可以包括速率選擇器，上電后先設(shè)置A或B為當(dāng)前速率值；每次收到使能信號(hào)后，將速率值 設(shè)置為當(dāng)前速率值以外的另一個(gè)值，所述速率值為A或B ；比如當(dāng)前速率值為A時(shí)，收到使 能信號(hào)后將速率值改為B ；第一計(jì)數(shù)器，用于對(duì)P碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，也就是對(duì)P碼碼片進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù) 值達(dá)到所述速率選擇器設(shè)置的速率值時(shí)輸出W碼時(shí)鐘信號(hào)，并重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；第二計(jì)數(shù)器，用于對(duì)輸出的W碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)前速率值為A時(shí)，計(jì)數(shù)值到 達(dá)M時(shí)發(fā)送使能信號(hào)，當(dāng)前速率值為B時(shí)，計(jì)數(shù)值到達(dá)N時(shí)發(fā)送使能信號(hào)；發(fā)送使能信號(hào)后 重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)收到XlA歷元復(fù)位信號(hào)后，第一、第二計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；速率選擇器設(shè)置當(dāng) 前速率值為A或B。本實(shí)施例中，所述第一、第二二次累加單元如圖6所示，可以各包括I路、Q路乘法器，I路、Q路移位寄存器，及I路、Q路累加器；所述第一二次累加單元中所述I路/Q路乘法器用于將第一 I路/Q路W位估計(jì)值和第二 I路W位估計(jì)值相 乘；實(shí)際應(yīng)用中，也可以和1相乘，此時(shí)L2不輔助Ll ；可以但不限于用一寄存器存放第二 I路W位估計(jì)值或1 ；所述I路/Q路移位寄存器用于將I路/Q路相乘結(jié)果進(jìn)行移位；所述I路/Q路累加器用于將I路/Q路移位后的數(shù)據(jù)累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I 路/Q路二次累加結(jié)果；所述第二二次累加單元中所述I路/Q路乘法器用于將第二 I路/Q路W位估計(jì)值和第一 I路W位估計(jì)值相 乘；實(shí)際應(yīng)用中，也可以和1相乘，此時(shí)Ll不輔助L2 ；可以但不限于用一寄存器存放第一 I 路W位估計(jì)值或1;所述I路/Q路移位寄存器用于將I路/Q路相乘結(jié)果進(jìn)行移位；所述I路/Q路累加器用于將I路/Q路移位后的數(shù)據(jù)累加，得到L2衛(wèi)星信號(hào)的I 路/Q路二次累加結(jié)果。經(jīng)過(guò)二次累加，可以同步生成I/Q兩路鑒別結(jié)果，進(jìn)行加權(quán)組合，生 成聯(lián)合跟蹤控制量，L1/L2上C/A或L2C與Y碼可實(shí)現(xiàn)聯(lián)合跟蹤，提高測(cè)量精度。上述兩個(gè)實(shí)施例中，以P/Y碼舉例說(shuō)明了衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤方法，實(shí)際應(yīng)用中，如果 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用以低頻率保密碼調(diào)制已知的高頻率測(cè)距碼的信號(hào)結(jié)構(gòu)，采取上述的方法 和裝置對(duì)其捕獲和跟蹤，以達(dá)到解調(diào)衛(wèi)星信號(hào)，偽距以及載波相位等測(cè)量目的，均在本申請(qǐng) 的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種整周載波的GPS P和/或Y碼信號(hào)的跟蹤方法，包括A、通過(guò)Ll衛(wèi)星信號(hào)的C/A碼引導(dǎo)，產(chǎn)生本地P碼；B、Li、L2衛(wèi)星信號(hào)分別與所述本地P碼相關(guān)，對(duì)相關(guān)結(jié)果做1個(gè)Wbit長(zhǎng)度的一次累 加后，交叉互乘后，分別進(jìn)行二次累加，得到Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果；C、根據(jù)所述Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行Ll和L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)的足艮S宗。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括對(duì)二次累加的結(jié)果進(jìn)行FFT、非相干累加、輸出Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的碼、載波相位鑒別誤差；分別將L1、L2衛(wèi)星信號(hào)的I、Q路的碼、載波相位鑒別誤差加權(quán)相加后作為L(zhǎng)1、L2衛(wèi)星 信號(hào)整體的碼、載波相位鑒別誤差進(jìn)行環(huán)路濾波，完成Ll和L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)跟S示ο
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中進(jìn)行多路相關(guān)，各路采用不同的偽碼延遲，得到不同的相關(guān)結(jié)果；將相關(guān)結(jié)果中相關(guān)峰 最大的一路作為L(zhǎng)2衛(wèi)星信號(hào)和本地P碼相關(guān)后的相關(guān)結(jié)果。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中對(duì)一次累加得到的結(jié)果進(jìn)行歸一化處理得到W位估計(jì)值，用得到的W位估計(jì)值進(jìn)行交 叉互乘。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，產(chǎn)生W碼時(shí)鐘信號(hào)的步驟包括將當(dāng)前速率值設(shè)為A或B;對(duì)P碼碼片進(jìn)行計(jì)數(shù)，達(dá)到當(dāng)前速率值時(shí)在邊沿時(shí)刻產(chǎn)生W碼時(shí)鐘信號(hào)； 對(duì)W碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)前速率值為A時(shí)，當(dāng)W碼時(shí)鐘信號(hào)達(dá)到M個(gè)時(shí)將當(dāng)前速率 值設(shè)為B ；當(dāng)前速率值為B時(shí)，當(dāng)W碼時(shí)鐘信號(hào)達(dá)到N個(gè)時(shí)將當(dāng)前速率值設(shè)為B ； A、B、M、N均為正整數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B具體包括將Ll衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1個(gè)W bit長(zhǎng)度的一次累加后得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值，移位并二次累加得 到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果；將L2衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1個(gè)W bit長(zhǎng)度的一次累加后得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值； 將第一 I路W位估計(jì)值分別和第二 I路、Q路W位估計(jì)值相乘； 將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得到L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B具體包括將Ll衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1個(gè)W bit長(zhǎng)度的一次累加后得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值；將L2衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1個(gè)W bit長(zhǎng)度的一次累加后得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值，移位并二次累加得 到L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果；將第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I路、Q路W位估計(jì)值相乘；將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B具體包括將Ll衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1個(gè)W bit長(zhǎng)度的一次累加后得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值；將L2衛(wèi)星信號(hào)分成I、Q兩路與所述本地P碼相關(guān)，得到I、Q兩路相關(guān)結(jié)果，做1個(gè)W bit長(zhǎng)度的一次累加后得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值； 將第一 I路W位估計(jì)值分別和第二 I路、Q路W位估計(jì)值相乘； 將第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I路、Q路W位估計(jì)值相乘； 將相乘結(jié)果分別進(jìn)行移位，并二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果和 L2衛(wèi)星信號(hào)的I路、Q路二次累加結(jié)果。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟A具體包括Al、首先對(duì)Ll衛(wèi)星信號(hào)的偽碼相位和多普勒頻率進(jìn)行二維搜索，捕獲到衛(wèi)星信號(hào)后閉 合Ll的C/A碼環(huán)和載波環(huán)路，實(shí)現(xiàn)偽碼和載波相位的同步，鎖定Ll的C/A碼環(huán)和載波環(huán)； A2、解調(diào)Ll衛(wèi)星信號(hào)，解析導(dǎo)航電文，得到當(dāng)前時(shí)刻的kount以及相關(guān)相位信息； A3、根據(jù)所述相關(guān)相位信息產(chǎn)生本地P碼；A4、由Ll衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)初始化L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)。
10.一種整周載波的GPS P和/或Y碼信號(hào)的跟蹤裝置，其特征在于，包括 P碼產(chǎn)生模塊，用于通過(guò)Ll衛(wèi)星信號(hào)的C/A碼引導(dǎo)，產(chǎn)生本地P碼；第一、第二相關(guān)器，分別用于將L1、L2衛(wèi)星信號(hào)與所述本地P碼的相關(guān)，得到第一、第二 相關(guān)結(jié)果；W碼輔助模塊，用于分別對(duì)所述第一、第二相關(guān)結(jié)果做1個(gè)W bit長(zhǎng)度的一次累加后交 叉互乘，再分別進(jìn)行二次累加，得到L1、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果；環(huán)路跟蹤模塊，用于根據(jù)所述Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行Ll和L2衛(wèi)星信號(hào) 的碼環(huán)、載波環(huán)的跟蹤。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)路跟蹤模塊具體包括分別用于對(duì)Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換的第一、第二 FFT單元； 分別用于對(duì)第一、第二 FFT單元輸出的結(jié)果進(jìn)行非相干累加的第一、第二累加單元； 分別用于輸出L1、L2衛(wèi)星信號(hào)的碼、載波相位鑒別誤差的第一、第二鑒別器； 分別用于將L1、L2衛(wèi)星信號(hào)的I、Q路的碼、載波相位鑒別誤差加權(quán)相加，得到L1、L2衛(wèi) 星信號(hào)整體的碼、載波相位鑒別誤差的第一、第二融合器；分別用于對(duì)Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的加權(quán)相加后的結(jié)果進(jìn)行環(huán)路濾波，完成Ll和L2衛(wèi)星信 號(hào)的碼環(huán)和載波環(huán)跟蹤的第一、第二環(huán)路濾波器。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二相關(guān)器包括多個(gè)相關(guān)電路，分別用于按照不同的偽碼延遲對(duì)L2衛(wèi)星信號(hào)與所述本地P碼進(jìn)行相關(guān)；選擇單元，將輸出最大相關(guān)峰的相關(guān)結(jié)果的相關(guān)電路作為當(dāng)前的相關(guān)電路；將該當(dāng)前 的相關(guān)電路輸出的相關(guān)結(jié)果作為L(zhǎng)2衛(wèi)星信號(hào)和本地P碼相關(guān)后的相關(guān)結(jié)果輸出。
13.如權(quán)利要求10到12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括第一、第二 C/A碼產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生C/A碼； 所述第一/第二相關(guān)器各包括 第一、第二、第三、第四、第五、第六乘法器；載波數(shù)控振蕩器，用于產(chǎn)生sin、cos信號(hào)，分別輸入給第一、第二乘法器； 碼數(shù)控振蕩器，用于輸出控制信號(hào)給所述P碼產(chǎn)生模塊；第一、第二乘法器分別用于將輸入的衛(wèi)星信號(hào)和所述sirucos信號(hào)相乘，得到I、Q路信號(hào)；第三、第四乘法器分別用于將所述I路、Q路信號(hào)和本地P碼相乘，得到I、Q路相關(guān)結(jié) 果，輸出給W碼輔助模塊；第五、第六乘法器分別用于將所述I路、Q路信號(hào)和C/A碼相乘，結(jié)果輸出給累加器。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，P碼產(chǎn)生模塊具體包括C/A碼跟蹤和捕獲單元，用于對(duì)Ll衛(wèi)星信號(hào)的偽碼相位和多普勒頻率進(jìn)行二維搜索， 捕獲到Ll衛(wèi)星信號(hào)后鎖定C/A碼環(huán)和載波環(huán)路；解調(diào)單元，用于解調(diào)Ll衛(wèi)星信號(hào)，解析導(dǎo)航電文，得到當(dāng)前時(shí)刻的kount以及相關(guān)相 位信息；第一、第二 P碼產(chǎn)生單元，分別用于產(chǎn)生Li、L2路的本地P碼； 初始化單元，用于根據(jù)所述相關(guān)相位信息初始化第一、第二 P碼產(chǎn)生單元；由Ll衛(wèi)星信 號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)狀態(tài)初始化Li、L2衛(wèi)星信號(hào)的碼數(shù)控振蕩器、載波數(shù)控振蕩器。
15.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述W碼輔助模塊具體包括第一、第 二二次累加單元；第一 W位估計(jì)單元，用于對(duì)所述第一相關(guān)器輸出的I、Q路相關(guān)結(jié)果做1個(gè)W bit長(zhǎng)度 的一次累加，得到第一 I路W位估計(jì)值和第一 Q路W位估計(jì)值；第二 W位估計(jì)單元，用于對(duì)所述第二相關(guān)器輸出的I、Q路相關(guān)結(jié)果做1個(gè)W bit長(zhǎng)度 的一次累加，得到第二 I路W位估計(jì)值和第二 Q路W位估計(jì)值；W碼時(shí)鐘生成器，用于輸出W碼時(shí)鐘信號(hào)給所述第一、第二 W位估計(jì)單元； 所述第一二次累加單元用于將所述第二 I路W位估計(jì)值分別和第一 I、Q路W位估計(jì)值 互乘后進(jìn)行二次累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果輸入給所述環(huán)路跟蹤模塊；所述第二二次累加單元用于將所述第一 I路W位估計(jì)值分別和第二 I、Q路W位估計(jì)值 互乘后進(jìn)行二次累加，得到L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果輸入給所述環(huán)路跟蹤模塊。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于所述第一 W位估計(jì)單元對(duì)所述第一 I路、Q路一次累加得到的結(jié)果進(jìn)行歸一化處理得 到第一 I路、Q路W位估計(jì)值；所述第二 W位估計(jì)單元對(duì)所述第二 I路、Q路一次累加得到 的結(jié)果進(jìn)行歸一化處理得到第二 I路、Q路W位估計(jì)值。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述W碼時(shí)鐘生成器具體包括速率選擇器，設(shè)置A或B為當(dāng)前速率值；每次收到使能信號(hào)后，將速率值設(shè)置為當(dāng)前速 率值以外的另一個(gè)值，所述速率值為A或B ；比如當(dāng)前速率值為A時(shí)，收到使能信號(hào)后將速 率值改為B ；第一計(jì)數(shù)器，用于對(duì)P碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，也就是對(duì)P碼碼片進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá) 到所述速率選擇器設(shè)置的速率值時(shí)輸出W碼時(shí)鐘信號(hào)，并重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；第二計(jì)數(shù)器，用于對(duì)輸出的W碼時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)前速率值為A時(shí)，計(jì)數(shù)值到達(dá)M 時(shí)發(fā)送使能信號(hào)，當(dāng)前速率值為B時(shí)，計(jì)數(shù)值到達(dá)N時(shí)發(fā)送使能信號(hào)；發(fā)送使能信號(hào)后重新 開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)收到XlA歷元復(fù)位信號(hào)后，第一、第二計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；速率選擇器設(shè)置當(dāng)前速 率值為A或B。
18.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第一、第二二次累加單元各具體包括I路、Q路乘法器，I路、Q路移位寄存器，及I路、Q路累加器； 所述第一二次累加單元中所述I路/Q路乘法器用于將第一 I路/Q路W位估計(jì)值和第二 I路W位估計(jì)值相乘； 所述I路/Q路移位寄存器用于將I路/Q路相乘結(jié)果進(jìn)行移位； 所述I路/Q路累加器用于將I路/Q路移位后的數(shù)據(jù)累加，得到Ll衛(wèi)星信號(hào)的I路/ Q路二次累加結(jié)果；所述第二二次累加單元中所述I路/Q路乘法器用于將第二 I路/Q路W位估計(jì)值和第一 I路W位估計(jì)值相乘； 所述I路/Q路移位寄存器用于將I路/Q路相乘結(jié)果進(jìn)行移位； 所述I路/Q路累加器用于將I路/Q路移位后的數(shù)據(jù)累加，得到L2衛(wèi)星信號(hào)的I路/ Q路二次累加結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種整周載波的GPS P和/或Y碼信號(hào)的跟蹤方法和裝置；方法包括通過(guò)L1衛(wèi)星信號(hào)的C/A碼引導(dǎo)，產(chǎn)生本地P碼；L1、L2衛(wèi)星信號(hào)分別與所述本地P碼相關(guān)，對(duì)相關(guān)結(jié)果做1個(gè)W bit長(zhǎng)度的一次累加后，交叉互乘后，分別進(jìn)行二次累加，得到L1、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果；根據(jù)所述L1、L2衛(wèi)星信號(hào)的二次累加結(jié)果進(jìn)行L1和L2衛(wèi)星信號(hào)的碼環(huán)、載波環(huán)的跟蹤。本發(fā)明可以在L2上得到載波全波長(zhǎng)的恢復(fù)，具有更高信噪比。
文檔編號(hào)G01S19/30GK102116866SQ20091024319
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者王博, 莫鈞, 韓紹偉, 高慶余 申請(qǐng)人:和芯星通科技(北京)有限公司