一種gps弱信號的頻率牽引方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種GPS弱信號的頻率牽引方法及設(shè)備，其中，方法采用兩個階段進(jìn)行頻率牽引，第一階段采用噪聲帶寬較大的一階鎖頻環(huán)，該鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，實(shí)現(xiàn)對粗頻的跟蹤，能夠較快地將頻率牽引到頻率穩(wěn)定的范圍內(nèi)；第二階段采用噪聲帶寬較小的一階鎖頻環(huán)，該鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，并對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分，從而提高信噪比，加速頻率牽引跟蹤到一個準(zhǔn)確的頻率值上，減少頻率牽引的時(shí)間，同時(shí)，增加位同步的成功率。從而提高頻率牽引效率。由于該方法僅采用兩個階段，每個階段均采用一階鎖頻環(huán)，所以頻率牽引過程比較簡單。其中，設(shè)備包括：第一階段的頻率牽引模塊和第二階段的頻率牽引模塊。
【專利說明】一種GPS弱信號的頻率牽引方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及GPS信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種GPS弱信號的頻率牽引方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]GPS接收機(jī)在接收到GPS信號之后，接收機(jī)通過捕獲獲得當(dāng)前對這些衛(wèi)星信號的載波頻率和C/A碼相位的粗略估計(jì)值。由于捕獲階段獲得GPS信號的載波頻率與真實(shí)值之間可能存在一個較大的偏差，因此此時(shí)的GPS信號不宜進(jìn)入跟蹤。需要對捕獲得到的這種存在頻率偏差的GPS信號先進(jìn)行頻率牽引和鎖定，使載波頻率鎖定在一個頻率誤差小的穩(wěn)定頻率下再進(jìn)行跟蹤。
[0003]對GPS信號進(jìn)行捕獲、跟蹤之后，接著需要對該GPS信號進(jìn)行位同步，才可以使后續(xù)提高信噪比的跟蹤算法、定位技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。由于GPS信號含有大量的噪聲，在GPS信號信噪比較弱的情況下，GPS信號的位同步難以實(shí)現(xiàn)，因而，需要采用一種簡單有效的頻率牽引算法實(shí)現(xiàn)對GPS信號載波頻率的快速鎖定、跟蹤和位同步。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，頻率牽引算法有，一階或二階各種鎖頻環(huán)牽引算法，這種算法在GPS信號弱的情況下很難對載波頻率進(jìn)行鎖定。采用多階段的頻率牽引算法，每階段采用不同噪聲帶寬的固定時(shí)間頻率牽引和同步過程，若當(dāng)前階段頻率牽引結(jié)束且同步成功則進(jìn)入跟蹤，否則，調(diào)整噪聲帶寬進(jìn)入第二階段，以此類推，直至同步成功或者達(dá)到設(shè)置的階段數(shù)，該算法同步過程占用大量時(shí)間，影響頻率牽引效率。采用鎖頻環(huán)輔助鎖相環(huán)算法，所用鎖頻環(huán)的階數(shù)一般為二階以上，且要求鎖相環(huán)具有比鎖頻環(huán)更高的階數(shù)，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜；采用Kalman濾波等算法,則會增加頻率牽引計(jì)算的復(fù)雜度。
[0005]總之，現(xiàn)有技術(shù)中的GPS弱信號的牽引方法過程比較復(fù)雜，影響頻率牽引效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種GPS弱信號的頻率牽引方法及設(shè)備，過程比較簡單，提高了頻率牽引效率。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供一種GPS弱信號的頻率牽引方法，包括:第一階段的頻率牽引和第二階段的頻率牽引；
[0008]在所述第一階段的頻率牽引中，采用第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，判斷頻率是否進(jìn)入第一階段的收斂范圍，如果是，則進(jìn)入第二階段的頻率牽引；
[0009]在所述第二階段的頻率牽引中，采用第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分；判斷頻率是否進(jìn)入第二階段的收斂范圍，如果是，則結(jié)束頻率牽引；所述第一噪聲帶寬大于所述第二噪聲帶寬。
[0010]優(yōu)選地，在進(jìn)入所述第一階段之前還包括:[0011]跟蹤毫秒數(shù)加一；
[0012]判斷跟蹤毫秒數(shù)是否小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N，如果是，判斷當(dāng)前處于第一階段還是第二階段，如果處于第一階段則進(jìn)入第一階段的頻率牽引，如果處于第二階段則進(jìn)入第二階段的頻率牽引；如果否，則結(jié)束頻率牽引。
[0013]優(yōu)選地，所述第一階段的頻率牽引，具體包括:
[0014]根據(jù)所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第一階段的跟蹤頻率；
[0015]判斷第一階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第一頻率Ml ;如果是，則第一計(jì)數(shù)器加一；如果否，則第一計(jì)數(shù)器清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理；
[0016]判斷第一計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到第一設(shè)定次數(shù)NI，如果是，則結(jié)束第一階段，降低噪聲帶寬，設(shè)置第二階段模式標(biāo)志，返回所述毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理。
[0017]優(yōu)選地，所述第二階段的頻率牽引，具體包括:
[0018]對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分；
[0019]根據(jù)所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第二階段的跟蹤頻率；
[0020]判斷第二階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第二頻率M2 ;如果是，則第二計(jì)數(shù)器加一；如果否，則第二計(jì)數(shù)器清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理；
[0021]判斷第二計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到設(shè)定的第二次數(shù)N2，如果是，則結(jié)束頻率牽引，轉(zhuǎn)入同步階段；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理。
[0022]優(yōu)選地，所述對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分，具體為:
[0023]相干積分計(jì)數(shù)器加一；
[0024]判斷所述相干積分計(jì)數(shù)器的值是否等于設(shè)定的相干積分次數(shù)L ;如果是，則對所述GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行所述L次的相干積分累加；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，包括:第一階段的頻率牽引模塊和第二階段的頻率牽引模塊；
[0026]所述第一階段的頻率牽引模塊，用于采用第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，判斷頻率是否進(jìn)入第一階段的收斂范圍，如果是，進(jìn)入第二階段的頻率牽引；
[0027]所述第二階段的頻率牽引模塊，用于采用第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分；用于判斷頻率是否進(jìn)入第二階段的收斂范圍，如果是，則結(jié)束頻率牽引；所述第一噪聲帶寬大于所述第二噪聲帶寬。
[0028]優(yōu)選地，還包括:跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器、跟蹤毫秒數(shù)判斷單元、頻率牽引階段判斷單元和放棄單元；
[0029]所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器，用于累計(jì)頻率牽引處理次數(shù)；
[0030]所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元，用于判斷跟蹤毫秒數(shù)是否小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N;[0031]如果所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元判斷跟蹤毫秒數(shù)小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N，則所述頻率牽引階段判斷單元，用于判斷當(dāng)前處于第一階段還是第二階段，如果處于第一階段則進(jìn)入第一階段的頻率牽引，如果處于第二階段則進(jìn)入第二階段的頻率牽引；
[0032]如果所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元判斷跟蹤毫秒數(shù)大于或等于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N，則所述放棄單元，用于結(jié)束頻率牽引，轉(zhuǎn)入同步階段。
[0033]優(yōu)選地，所述第一階段的頻率牽引模塊，具體包括:
[0034]第一階段頻率調(diào)整單元，用于根據(jù)所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第一階段的跟蹤頻率；
[0035]第一偏差判斷單元，用于判斷所述第一階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第一頻率Ml ;如果是，則第一計(jì)數(shù)器加一；如果否，則第一計(jì)數(shù)器清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理；
[0036]第一設(shè)定次數(shù)判斷單元，用于判斷第一計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到第一設(shè)定次數(shù)NI，如果是，則結(jié)束第一階段，降低噪聲帶寬，設(shè)置第二階段模式標(biāo)志，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理。
[0037]優(yōu)選地，所述第二階段的頻率牽引模塊，具體包括:
[0038]相干積分單兀，用于對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分；
[0039]第二階段頻率調(diào)整單元，用于根據(jù)所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第二階段的跟蹤頻率；
[0040]第二偏差判斷單元，用于判斷所述第二階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第二頻率M2 ;如果是，則第二計(jì)數(shù)器加一；如果否，則第二計(jì)數(shù)器清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理；
[0041]第二設(shè)定次數(shù)判斷單元，用于判斷第二計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到設(shè)定的第二次數(shù)N2，如果是，則結(jié)束第二階段，頻率牽引結(jié)束，轉(zhuǎn)入同步階段；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理。
[0042]優(yōu)選地，所述相干積分單元包括:
[0043]相干積分計(jì)數(shù)器，用于對相干積分次數(shù)加一；
[0044]相干積分次數(shù)判斷單元，用于判斷所述相干積分計(jì)數(shù)器的值是否等于設(shè)定的相干積分次數(shù)L ;如果是，則相干積分累加單元，用于對所述GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行所述L次的相干積分累加；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理。
[0045]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0046]本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法采用兩個階段進(jìn)行頻率牽引，第一階段采用噪聲帶寬較大的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，實(shí)現(xiàn)對粗頻的跟蹤，能夠較快地將頻率牽引到頻率穩(wěn)定的范圍內(nèi)；第二階段采用噪聲帶寬較小的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，并對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分，從而提高信噪比，加速頻率牽引跟蹤到一個準(zhǔn)確的頻率值上，減少頻率牽引的時(shí)間，同時(shí)，增加位同步的成功率。從而提高頻率牽引效率。由于該方法僅采用兩個階段，每個階段均采用一階鎖頻環(huán)，所以頻率牽引過程比較簡單。【專利附圖】
【附圖說明】
[0047]圖1是本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法實(shí)施例一流程圖；
[0048]圖2是本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法實(shí)施例二流程圖；
[0049]圖3是本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法中第一階段流程圖；
[0050]圖4是本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法中第二階段流程圖；
[0051]圖5是本發(fā)明提供的第二階段中相干積分流程圖；
[0052]圖6是本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備實(shí)施例一示意圖；
[0053]圖7是本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備實(shí)施例二示意圖；
[0054]圖8是本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備中所述第一階段的頻率牽引模塊的不意圖；
[0055]圖9是本發(fā)明提供的第二階段的頻率牽引模塊示意圖；
[0056]圖10是本發(fā)明提供的相干積分單元的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0058]參見圖1，該圖為本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法實(shí)施例一流程圖。
[0059]本實(shí)施例提供的GPS弱信號的頻率牽引方法，包括:第一階段的頻率牽引和第二階段的頻率牽引；
[0060]SlOl:在所述第一階段的頻率牽引中，采用第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)，第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，判斷頻率是否進(jìn)入第一階段的收斂范圍，如果是，則進(jìn)入第二階段的頻率牽引；
[0061]需要說明的是，第一階段的頻率牽引中，采用噪聲帶寬較大的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行粗頻跟蹤，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，四相鑒頻器的計(jì)算公式為:
[0062]w (k) = [atan2 (Q (k), I (k)) -atan2 (Q (k~l), I (k~l)) ] /T (I)
[0063]公式(I)中atan2()是四相反正切函數(shù)，T為積分時(shí)間間隔。
[0064]S102:在所述第二階段的頻率牽引中，采用第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分；判斷頻率是否進(jìn)入第二階段的收斂范圍，如果是，則結(jié)束頻率牽引；所述第一噪聲帶寬大于所述第二噪聲帶寬。
[0065]本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法采用兩個階段進(jìn)行頻率牽引，第一階段采用噪聲帶寬較大的一階鎖頻環(huán)，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，實(shí)現(xiàn)對粗頻的跟蹤，能夠較快地將頻率牽引到頻率穩(wěn)定的范圍內(nèi)；第二階段采用噪聲帶寬較小的一階鎖頻環(huán)，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，并對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分，從而提高信噪比，加速頻率牽引跟蹤到一個準(zhǔn)確的頻率值上，減少頻率牽引的時(shí)間，同時(shí)，增加位同步的成功率。從而提高頻率牽引效率。由于該方法僅采用兩個階段，每個階段均采用一階鎖頻環(huán)，所以頻率牽弓I過程比較簡單。
[0066]本發(fā)明中為了有效跟蹤GPS信號，設(shè)置了最大頻率牽引處理次數(shù)。下面來具體介紹。[0067]參見圖2，該圖為本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法實(shí)施例二流程圖。
[0068]在進(jìn)入所述第一階段之前還包括:
[0069]S201:跟蹤毫秒數(shù)加一；
[0070]S202:判斷跟蹤毫秒數(shù)是否小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N，如果是，則執(zhí)行S203 ;如果否，則執(zhí)行S204。
[0071]S203:判斷當(dāng)前是否處于第一階段還是第二階段，如果是，則執(zhí)行SlOl ;如果否，則執(zhí)行S102 ；
[0072]S204:結(jié)束頻率牽引。
[0073]本實(shí)施例中設(shè)定最大的頻率牽引處理次數(shù)是N，如果經(jīng)過N次跟蹤處理，GPS信號還沒有達(dá)到收斂的范圍，那么便認(rèn)為該GPS信號無法收斂，則該信號頻率牽引結(jié)束。。
[0074]下面分別介紹第一階段的頻率牽引和第二階段的頻率牽引。
[0075]參見圖3，該圖為本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法中第一階段流程圖。
[0076]所述第一階段的頻率牽引，具體包括:
[0077]SlOll:根據(jù)所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第一階段的跟蹤頻率；
[0078]GPS信號跟蹤的頻率牽引整個過程就是不斷的調(diào)整頻率，直到跟蹤的頻率接近GPS信號的真實(shí)頻率，本實(shí)施例中采用四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整頻率值，即根據(jù)公式(I)的結(jié)果w(k)來調(diào)整。
[0079]S1012:判斷第一階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第一頻率Ml ;如果是，則執(zhí)行S1013 ;如果否，則執(zhí)行S1014 ；
[0080]S1012是為了表明跟蹤頻率與信號的真實(shí)頻率之間的偏差在一個合適的范圍內(nèi)，這個范圍內(nèi)的誤差可以接受，在這個范圍內(nèi)讓信號保持繼續(xù)跟蹤。
[0081]需要說明的是，此處的第一階段的跟蹤頻率偏差是由四相鑒頻器輸出的頻率偏差。
[0082]S1013:第一計(jì)數(shù)器加一；
[0083]S1014:第一計(jì)數(shù)器清零，返回S201 ;
[0084]S1015:判斷第一計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到第一設(shè)定次數(shù)NI，如果是，則執(zhí)行S1016 ;如果否，則返回S201。
[0085]S1015是為了連續(xù)NI次滿足S1012的條件，即誤差在一個合適的范圍內(nèi)，才認(rèn)為頻率已經(jīng)收斂,如果小于NI次,則認(rèn)為還沒有收斂。
[0086]需要說明的是，所述結(jié)束第一階段，進(jìn)入第二階段的具體步驟為:
[0087]S1016:降低鎖頻環(huán)環(huán)路的噪聲帶寬，更新鎖頻環(huán)參數(shù)值，設(shè)置相干積分標(biāo)志為真，返回S201。
[0088]需要說明的是，通過判斷所述相干積分標(biāo)志為真，還是假，便可以判斷頻率牽引處于第一階段，還是第二階段。因?yàn)楸景l(fā)明實(shí)施例中在第二階段采用相干積分技術(shù)，所以，只要所述相干積分標(biāo)志為真，則說明處于第二階段，為假，則說明處于第一階段。
[0089]參見圖4，該圖為本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引方法中第二階段流程圖。
[0090]S1021:對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分；
[0091]S1022:根據(jù)所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第二階段的跟蹤頻率；
[0092]S1023:判斷第二階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第二頻率M2 ;如果是，則執(zhí)行S1024 ;如果否，則執(zhí)行S1025 ；
[0093]需要說明的是，第二階段的跟蹤頻率偏差是由四相鑒頻器輸出的頻率偏差。
[0094]S1024:第二計(jì)數(shù)器加一；
[0095]S1025:第二計(jì)數(shù)器清零，返回S201 ;
[0096]S1026:判斷第二計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到設(shè)定的第二次數(shù)N2，如果是，則執(zhí)行S204 ；如果否，則返回S201。
[0097]需要說明的是，第二階段與第一階段的基本原理是相同的，在此不再具體贅述。不同的是，第二階段中對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分，同時(shí)鎖頻環(huán)的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明相干積分的過程。
[0098]參見圖5，該圖為本發(fā)明提供的第二階段中相干積分流程圖。
[0099]即圖4中的S1021具體包括:
[0100]S1021a:相干積分計(jì)數(shù)器加一；
[0101]S1021b:判斷所述相干積分計(jì)數(shù)器的值是否等于設(shè)定的相干積分次數(shù)L ;如果是，則執(zhí)行S1021c ;如果否，則返回所述S201。
[0102]S1021c:則對所述GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行所述L次的相干積分累加。
[0103]基于上述一種GPS弱信號的頻率牽引方法，本發(fā)明還提供了一種GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，下面結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明其組成部分。
[0104]參見圖6，該圖為本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備實(shí)施例一示意圖。
[0105]本實(shí)施例提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，包括:第一階段的頻率牽引模塊600和第二階段的頻率牽引模塊700 ；
[0106]所述第一階段的頻率牽引模塊600，用于采用第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，判斷頻率是否進(jìn)入第一階段的收斂范圍，如果是，進(jìn)入第二階段的頻率牽引；
[0107]所述第二階段的頻率牽引模塊700，用于采用第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分；用于判斷頻率是否進(jìn)入第二階段的收斂范圍，如果是，則結(jié)束頻率牽引；所述第一噪聲帶寬大于所述第二噪聲帶寬。
[0108]本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備采用第一階段的頻率牽引模塊600和第二階段的頻率牽引模塊700分別進(jìn)行兩個階段的頻率牽引，第一階段采用噪聲帶寬較大的一階鎖頻環(huán)，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，實(shí)現(xiàn)對粗頻的跟蹤，能夠較快地將頻率牽引到頻率穩(wěn)定的范圍內(nèi)；第二階段采用噪聲帶寬較小的一階鎖頻環(huán)，鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，并對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分，從而提高信噪比，加速頻率牽引跟蹤到一個準(zhǔn)確的頻率值上，減少頻率牽引的時(shí)間，同時(shí)，增加位同步的成功率。從而提高頻率牽引效率。由于該設(shè)備僅采用兩個階段，每個階段均采用一階鎖頻環(huán)，所以頻率牽引過程比較簡單。
[0109]本發(fā)明中為了有效跟蹤GPS信號，設(shè)置了最大處理的頻率牽引處理次數(shù)。下面來具體介紹。
[0110]參見圖7，該圖為本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備實(shí)施例二示意圖。
[0111]本實(shí)施例提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，還包括:跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器501、跟蹤毫秒數(shù)判斷單元502、頻率牽引階段判斷單元503和放棄單元504 ；
[0112]所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器501，用于累計(jì)頻率牽引處理次數(shù)；即，每牽引處理一次，跟蹤毫秒計(jì)數(shù)器加一。
[0113]所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元502，用于判斷跟蹤毫秒數(shù)是否小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N ；
[0114]如果所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元502判斷跟蹤毫秒數(shù)小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N，則所述頻率牽引階段判斷單元503，用于判斷當(dāng)前處于第一階段還是第二階段，如果處于第一階段則進(jìn)入第一階段的頻率牽引，如果處于第二階段則進(jìn)入第二階段的頻率牽弓I ;
[0115]如果所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元502判斷跟蹤毫秒數(shù)大于或等于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N，則所述放棄單元504，用于結(jié)束頻率牽引，轉(zhuǎn)入同步階段。
[0116]本實(shí)施例中設(shè)定最大處理的頻率牽引處理次數(shù)是N，如果經(jīng)過N次跟蹤處理，GPS信號還沒有達(dá)到收斂的范圍，那么便認(rèn)為這個GPS信號跟蹤不上，則放棄該GPS信號。
[0117]下面分別介紹第一階段的頻率牽引和第二階段的頻率牽引。
[0118]參見圖8，該圖為本發(fā)明提供的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備中所述第一階段的頻率牽引模塊的示意圖。
[0119]本實(shí)施例提供的所述第一階段的頻率牽引模塊，具體包括:
[0120]第一階段頻率調(diào)整單元601，用于根據(jù)所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第一階段的跟蹤頻率；
[0121]第一偏差判斷單元602，用于判斷所述第一階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第一頻率Ml ;如果是，則第一計(jì)數(shù)器603加一；如果否，則第一計(jì)數(shù)器603清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器501加一，進(jìn)入下一次處理；
[0122]第一設(shè)定次數(shù)判斷單元604，用于判斷第一計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到第一設(shè)定次數(shù)NI，如果是，則結(jié)束第一階段，降低鎖頻環(huán)環(huán)路的噪聲帶寬，設(shè)置第二階段模式標(biāo)志，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器501加一，進(jìn)入下一次處理。
[0123]參見圖9，該圖為本發(fā)明提供的第二階段的頻率牽引模塊示意圖。
[0124]本實(shí)施例提供的所述第二階段的頻率牽引模塊，具體包括:
[0125]相干積分單兀701,用于對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分；
[0126]第二階段頻率調(diào)整單元702，用于根據(jù)所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第二階段的跟蹤頻率；
[0127]第二偏差判斷單元703，用于判斷所述第二階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第二頻率M2 ;如果是，則第二計(jì)數(shù)器704加一；如果否，則第二計(jì)數(shù)器704清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器501加一，進(jìn)入下一次處理；
[0128]第二設(shè)定次數(shù)判斷單元705，用于判斷第二計(jì)數(shù)器704的值是否達(dá)到設(shè)定的第二次數(shù)N2，如果是，則結(jié)束第二階段，結(jié)束頻率牽引，轉(zhuǎn)入同步階段；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器501加一，進(jìn)入下一次處理。
[0129]參見圖10，該圖為本發(fā)明提供的相干積分單元的示意圖。
[0130]本實(shí)施例提供的所述相干積分單元包括:
[0131]相干積分計(jì)數(shù)器701a，用于對相干積分次數(shù)加一；
[0132]相干積分次數(shù)判斷單元701b，用于判斷所述相干積分計(jì)數(shù)器701a的值是否等于設(shè)定的相干積分次數(shù)L ;如果是，則相干積分累加單元701c，用于對所述GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行所述L次的相干積分累加；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器501加一，進(jìn)入下一次處理。
[0133]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種GPS弱信號的頻率牽引方法，其特征在于，包括:第一階段的頻率牽引和第二階段的頻率牽引； 在所述第一階段的頻率牽引中，采用第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，判斷頻率是否進(jìn)入第一階段的收斂范圍，如果是，則進(jìn)入第二階段的頻率牽引； 在所述第二階段的頻率牽引中，采用第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分；判斷頻率是否進(jìn)入第二階段的收斂范圍，如果是，則結(jié)束頻率牽引；所述第一噪聲帶寬大于所述第二噪聲帶寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS弱信號的頻率牽引方法，其特征在于，在進(jìn)入所述第一階段之前還包括: 跟蹤毫秒數(shù)加一； 判斷跟蹤毫秒數(shù)是否小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N，如果是，判斷當(dāng)前處于第一階段還是第二階段，如果處于第一階段則進(jìn)入第一階段的頻率牽引，如果處于第二階段則進(jìn)入第二階段的頻率牽引；如果否，則結(jié)束頻率牽引。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GPS弱信號的頻率牽引方法，其特征在于，所述第一階段的頻率牽引，具體包括: 根據(jù)所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第一階段的跟蹤頻率； 判斷第一階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第一頻率Ml ;如果是，則第一計(jì)數(shù)器加一；如果否，則第一計(jì)數(shù)器清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理； 判斷第一計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到第一設(shè)定次數(shù)NI，如果是，則結(jié)束第一階段，降低噪聲帶寬，設(shè)置第二階段模式標(biāo)志，返回所述毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GPS弱信號的頻率牽引方法，其特征在于，所述第二階段的頻率牽引，具體包括: 對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分； 根據(jù)所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第二階段的跟蹤頻率； 判斷第二階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第二頻率M2 ;如果是，則第二計(jì)數(shù)器加一；如果否，則第二計(jì)數(shù)器清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理； 判斷第二計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到設(shè)定的第二次數(shù)N2，如果是，則結(jié)束頻率牽引，轉(zhuǎn)入同步階段；如果否，則返回所`述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GPS弱信號的頻率牽引方法，其特征在于，所述對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分，具體為: 相干積分計(jì)數(shù)器加一； 判斷所述相干積分計(jì)數(shù)器的值是否等于設(shè)定的相干積分次數(shù)L ;如果是，則對所述GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行所述L次的相干積分累加；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)加一，進(jìn)入下一次處理。
6.一種GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，其特征在于，包括:第一階段的頻率牽引模塊和第二階段的頻率牽引模塊； 所述第一階段的頻率牽引模塊，用于采用第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，判斷頻率是否進(jìn)入第一階段的收斂范圍，如果是，進(jìn)入第二階段的頻率牽引； 所述第二階段的頻率牽引模塊，用于采用第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)進(jìn)行跟蹤，所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)包含一個四相鑒頻器，對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量采用相干積分；用于判斷頻率是否進(jìn)入第二階段的收斂范圍，如果是，則結(jié)束頻率牽引；所述第一噪聲帶寬大于所述第二噪聲帶寬。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，其特征在于，還包括:跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器、跟蹤毫秒數(shù)判斷單元、頻率牽引階段判斷單元和放棄單元； 所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器，用于累計(jì)頻率牽引處理次數(shù)； 所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元，用于判斷跟蹤毫秒數(shù)是否小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N； 如果所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元判斷跟蹤毫秒數(shù)小于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N，則所述頻率牽引階段判斷單元，用于判斷當(dāng)前處于第一階段還是第二階段，如果處于第一階段則進(jìn)入第一階段的頻率牽引，如果處于第二階段則進(jìn)入第二階段的頻率牽引； 如果所述跟蹤毫秒數(shù)判斷單元判斷跟蹤毫秒數(shù)大于或等于設(shè)定的頻率牽引處理次數(shù)N,則所述放棄單元，用于結(jié)束頻率牽引，轉(zhuǎn)入同步階段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，其特征在于，所述第一階段的頻率牽引模塊，具 體包括: 第一階段頻率調(diào)整單元，用于根據(jù)所述第一噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第一階段的跟蹤頻率； 第一偏差判斷單元，用于判斷所述第一階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第一頻率Ml ;如果是，則第一計(jì)數(shù)器加一；如果否，則第一計(jì)數(shù)器清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理； 第一設(shè)定次數(shù)判斷單元，用于判斷第一計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到第一設(shè)定次數(shù)NI，如果是，則結(jié)束第一階段，降低噪聲帶寬，設(shè)置第二階段模式標(biāo)志，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，其特征在于，所述第二階段的頻率牽引模塊，具體包括: 相干積分單元，用于對GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行相干積分； 第二階段頻率調(diào)整單元，用于根據(jù)所述第二噪聲帶寬的一階鎖頻環(huán)中的四相鑒頻器的結(jié)果來調(diào)整第二階段的跟蹤頻率； 第二偏差判斷單元，用于判斷所述第二階段的跟蹤頻率偏差是否小于設(shè)定的第二頻率M2 ;如果是，則第二計(jì)數(shù)器加一；如果否，則第二計(jì)數(shù)器清零，返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理； 第二設(shè)定次數(shù)判斷單元，用于判斷第二計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到設(shè)定的第二次數(shù)N2，如果是，則結(jié)束第二階段，頻率牽引結(jié)束，轉(zhuǎn)入同步階段；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的GPS弱信號的頻率牽引設(shè)備，其特征在于，所述相干積分單元包括: 相干積分計(jì)數(shù)器，用于對相干積分次數(shù)加一； 相干積分次數(shù)判斷單元，用于判斷所述相干積分計(jì)數(shù)器的值是否等于設(shè)定的相干積分次數(shù)L ;如果是，則相干積分累加單元，用于對所述GPS信號跟蹤中的同向分量和正交分量進(jìn)行所述L次的相干積分累加；如果否，則返回所述跟蹤毫秒數(shù)計(jì)數(shù)器加一，進(jìn)入下一次處理。`
【文檔編號】G01S19/29GK103869338SQ201210545563
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】雷偉偉, 胡勝發(fā) 申請人:安凱(廣州)微電子技術(shù)有限公司