本實用新型屬于衛(wèi)星導航領域，尤其涉及一種衛(wèi)星導航接收機。

背景技術：

目前的GNSS(Global Navigation Satellite System，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng))主要包括：美國的GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))、俄羅斯的GLONASS(格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng))、中國的BD(北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng))和歐洲的Galileo(伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng))，GNSS是一種無線電定位系統(tǒng)，通過估計無線電波從衛(wèi)星到衛(wèi)星導航接收機的傳播延時，得到衛(wèi)星導航接收機到衛(wèi)星的直線距離，這是一種利用到達時間的測距方式。

由于室內偽衛(wèi)星系統(tǒng)本身的限制，如衛(wèi)星布設高度低，仰角變化大，室內環(huán)境狹小且復雜多變等因素，衛(wèi)星導航接收機在室內移動過程中，接收到的偽衛(wèi)星信號會有明顯變化，距離每增加一倍，功率衰減可達6dB。當衛(wèi)星導航接收機靠近一顆或同時靠近兩顆偽衛(wèi)星時，距離較近的偽衛(wèi)星信號功率會明顯提高，從而會提高衛(wèi)星導航接收機天線端的底噪功率，即發(fā)生遠近效應，使得距離較遠的偽衛(wèi)星信號的捕獲跟蹤受到影響，甚至出現(xiàn)丟星的情況，進而影響到衛(wèi)星導航接收機的定位。

由于CA碼不是嚴格正交的，其隔離度大約為24dB，因此，當兩個偽衛(wèi)星信號的功率差超過閾值時，強衛(wèi)星信號與弱衛(wèi)星信號的互相關功率會顯著提升，從而影響到弱衛(wèi)星信號的自相關結果，最終導致弱衛(wèi)星信號被淹沒在噪聲中。抑制互相關干擾的關鍵在于獲取強衛(wèi)星信號的參數(shù)以精確復現(xiàn)強衛(wèi)星信號。信號參數(shù)包括載波頻率、載波相位、碼相位、幅度和電文比特。互相關抑制的效果直接取決于本地復現(xiàn)的強衛(wèi)星信號的準確性。衛(wèi)星導航接收機通過一定時間的對強衛(wèi)星信號的穩(wěn)定跟蹤，其載波環(huán)和碼環(huán)能對強衛(wèi)星信號實現(xiàn)精確跟蹤，故載波頻率、載波相位和碼相位能從環(huán)路中直接提取獲得。電文比特可以通過電文預測器給出。于是互相關抑制的性能直接取決于對幅度的估計準確度。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種能抗遠近效應的衛(wèi)星導航接收機。

本實用新型提供了一種衛(wèi)星導航接收機，包括依次相連的天線單元、射頻單元、基帶信號處理單元、控制與信息處理單元和人機交互單元，所述基帶信號處理單元具有遠近效應抑制單元，所述遠近效應抑制單元包括信號重構模塊、弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊和至少一個強衛(wèi)星信號跟蹤模塊，強衛(wèi)星信號跟蹤模塊包括第一自相關模塊、第一互相關模塊、第一減法器和第二減法器，弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊包括第二自相關模塊、第二互相關模塊、第三減法器和第四減法器，其中，第一自相關模塊的輸入端和第二自相關模塊的輸入端分別與射頻單元的輸出端連接，第一互相關模塊的輸入信號為0，第一自相關模塊的第一輸出端與第一互相關模塊的第一輸出端分別與第一減法器的兩個輸入端連接，第一自相關模塊的第二輸出端與第一互相關模塊的第二輸出端分別與第二減法器的兩個輸入端連接，第一自相關模塊的重建信號輸出端與信號重構模塊的輸入端連接，信號重構模塊的幅度控制端與控制與信息處理單元連接，由控制與信息處理單元提供幅度控制，信號重構模塊的輸出端與第二互相關模塊的輸入端連接，第二自相關模塊的第一輸出端與第二互相關模塊的第一輸出端分別與第三減法器的兩個輸入端連接，第二自相關模塊的第二輸出端與第二互相關模塊的第二輸出端分別與第四減法器的兩個輸入端連接，第一自相關模塊的使能端與控制與信息處理單元連接，由控制與信息處理單元提供使能控制，第二互相關模塊的幅度控制端與控制與信息處理單元連接，由控制與信息處理單元提供幅度控制，第一減法器、第二減法器、第三減法器和第四減法器的輸出端與控制與信息處理單元連接，供控制與信息處理單元作跟蹤控制。

進一步地，第一自相關模塊和第二自相關模塊均包括載波數(shù)字控制振蕩器、偽碼發(fā)生器、第一積分器和第二積分器，載波數(shù)字控制振蕩器產生兩路正交載波與射頻單元輸出的數(shù)字中頻信號相乘，分別得到剝離載波的數(shù)字基帶信號；偽碼發(fā)生器分別與剝離載波的數(shù)字基帶信號相乘，相乘的結果分別作為第一積分器和第二積分器的輸入，第一積分器和第二積分器的輸出端分別作為第一自相關模塊和第二自相關模塊的第一輸出端和第二輸出端。

進一步地，第一互相關模塊包括載波數(shù)字控制振蕩器、偽碼發(fā)生器、第三積分器和第四積分器，載波數(shù)字控制振蕩器產生兩路正交載波與輸入信號0相乘，分別得到剝離載波的數(shù)字基帶信號；偽碼發(fā)生器分別與剝離載波的數(shù)字基帶信號相乘，相乘的結果分別作為第三積分器和第四積分器的輸入，第三積分器和第四積分器的輸出端分別作為第一互相關模塊第一輸出端和第二輸出端。

進一步地，第二互相關模塊包括載波數(shù)字控制振蕩器、偽碼發(fā)生器、第五積分器和第六積分器，載波數(shù)字控制振蕩器產生兩路正交載波與信號重構模塊輸出的重構信號相乘，分別得到剝離載波的數(shù)字基帶信號；偽碼發(fā)生器分別與剝離載波的數(shù)字基帶信號相乘，相乘的結果分別作為第五積分器和第六積分器的輸入，第五積分器和第六積分器的輸出信號分別與控制與信息處理單元提供的幅度控制信號相乘，相乘后的兩個輸出端分別作為第二互相關模塊的第一輸出端和第二輸出端。

進一步地，信號重構模塊包括N路乘法器和1路N輸入加法器順序相連，N是大于或等于1的自然數(shù)，每一路強衛(wèi)星信號跟蹤模塊的第一自相關模塊的輸出信號經過乘法器控制幅度后，送入N輸入加法器中；N輸入加法器在衛(wèi)星導航接收機判定有遠近效應干擾時被使能，在每一時刻輸出一個N路重建信號所組成的重構信號至弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊的第二互相關模塊中。

在本實用新型中，由于遠近效應抑制單元包括信號重構模塊、弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊和至少一個強衛(wèi)星信號跟蹤模塊，強衛(wèi)星信號跟蹤模塊包括第一自相關模塊、第一互相關模塊、第一減法器和第二減法器，弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊包括第二自相關模塊、第二互相關模塊、第三減法器和第四減法器，第一自相關模塊的重建信號輸出端與信號重構模塊的輸入端連接，信號重構模塊的幅度控制端與控制與信息處理單元連接，由控制與信息處理單元提供幅度控制，信號重構模塊的輸出端與第二互相關模塊的輸入端連接。因此能顯著改善衛(wèi)星導航接收機在強干擾情況下弱衛(wèi)星信號的跟蹤能力，極大的提高允許同時到達的不同偽衛(wèi)星的最大功率值差異值，明顯增強衛(wèi)星導航接收機的抗遠近效應能力，擴大衛(wèi)星導航接收機在室內偽衛(wèi)星系統(tǒng)中的有效定位區(qū)域。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的衛(wèi)星導航接收機的結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例提供的衛(wèi)星導航接收機中的遠近效應抑制單元的電路框圖。

圖3是本實用新型實施例提供的衛(wèi)星導航接收機的遠近效應抑制單元中的第一自相關模塊和第二自相關模塊的電路框圖。

圖4是本實用新型實施例提供的衛(wèi)星導航接收機的遠近效應抑制單元中的第一互相關模塊的電路框圖。

圖5是本實用新型實施例提供的衛(wèi)星導航接收機的遠近效應抑制單元中的第二互相關模塊的電路框圖。

圖6是本實用新型實施例提供的衛(wèi)星導航接收機的遠近效應抑制單元中的信號重構模塊的電路框圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

為了說明本實用新型所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。

請參閱圖1，本實用新型實施例提供的衛(wèi)星導航接收機，其可以用于接收室內偽衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星導航信號，衛(wèi)星導航接收機包括依次相連的天線單元11、射頻單元12、基帶信號處理單元13、控制與信息處理單元14和人機交互單元15，其中基帶信號處理單元13具有遠近效應抑制單元131。

請參閱圖2，遠近效應抑制單元包括信號重構模塊1311、弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊1313和至少一個強衛(wèi)星信號跟蹤模塊1312，強衛(wèi)星信號跟蹤模塊1312包括第一自相關模塊13121、第一互相關模塊13122、第一減法器13123和第二減法器13124，弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊1313包括第二自相關模塊13131、第二互相關模塊13132、第三減法器13133和第四減法器13134，其中，第一自相關模塊13121的輸入端和第二自相關模塊13131的輸入端分別與射頻單元的輸出端連接，第一互相關模塊13122的輸入信號為0，第一自相關模塊13121的第一輸出端與第一互相關模塊13122的第一輸出端分別與第一減法器13123兩個輸入端連接，第一自相關模塊13121的第二輸出端與第一互相關模塊13122的第二輸出端分別與第二減法器13124兩個輸入端連接，第一自相關模塊13121的重建信號輸出端與信號重構模塊1311的輸入端連接，信號重構模塊1311的幅度控制端與控制與信息處理單元連接，由控制與信息處理單元提供幅度控制，信號重構模塊1311的輸出端與第二互相關模塊13132的輸入端連接，第二自相關模塊13131的第一輸出端與第二互相關模塊13132的第一輸出端分別與第三減法器13133兩個輸入端連接，第二自相關模塊13131的第二輸出端與第二互相關模塊13132的第二輸出端分別與第四減法器13134兩個輸入端連接，第一自相關模塊13121的使能端與控制與信息處理單元連接，由控制與信息處理單元提供使能控制，第二互相關模塊13132的幅度控制端與控制與信息處理單元連接，由控制與信息處理單元提供幅度控制。第一減法器13123、第二減法器13124、第三減法器13133和第四減法器13134的輸出端與控制與信息處理單元連接，供控制與信息處理單元作跟蹤控制。

請參閱圖3，第一自相關模塊和第二自相關模塊均包括載波數(shù)字控制振蕩器21、偽碼發(fā)生器22、第一積分器23和第二積分器24，載波數(shù)字控制振蕩器21產生兩路正交載波與射頻單元輸出的數(shù)字中頻信號相乘，分別得到剝離載波的數(shù)字基帶信號；偽碼發(fā)生器22分別與剝離載波的數(shù)字基帶信號相乘，相乘的結果分別作為第一積分器23和第二積分器24的輸入，第一積分器23和第二積分器24的輸出端分別作為第一自相關模塊和第二自相關模塊的第一輸出端和第二輸出端。

第一自相關模塊還包括電文預測器25，載波數(shù)字控制振蕩器21的同相支路與偽碼發(fā)生器22、電文預測器25以及控制與信息處理單元提供的使能信號相乘獲得重建信號。

請參閱圖4，第一互相關模塊包括載波數(shù)字控制振蕩器31、偽碼發(fā)生器32、第三積分器33和第四積分器34，載波數(shù)字控制振蕩器31產生兩路正交載波與輸入信號0相乘，分別得到剝離載波的數(shù)字基帶信號；偽碼發(fā)生器32分別與剝離載波的數(shù)字基帶信號相乘，相乘的結果分別作為第三積分器33和第四積分器34的輸入，第三積分器33和第四積分器34的輸出端分別作為第一互相關模塊第一輸出端和第二輸出端。第一互相關模塊的載波數(shù)字控制振蕩器和偽碼發(fā)生器可以是跟第一自相關模塊的載波數(shù)字控制振蕩器和偽碼發(fā)生器共用的。

請參閱圖5，第二互相關模塊包括載波數(shù)字控制振蕩器41、偽碼發(fā)生器42、第五積分器43和第六積分器44，載波數(shù)字控制振蕩器41產生兩路正交載波與信號重構模塊輸出的重構信號相乘，分別得到剝離載波的數(shù)字基帶信號；偽碼發(fā)生器42分別與剝離載波的數(shù)字基帶信號相乘，相乘的結果分別作為第五積分器43和第六積分器44的輸入，第五積分器43和第六積分器44的輸出信號分別與控制與信息處理單元提供的幅度控制信號相乘，相乘后的兩個輸出端分別作為第二互相關模塊的第一輸出端和第二輸出端。第二互相關模塊的載波數(shù)字控制振蕩器和偽碼發(fā)生器可以是跟第二自相關模塊的載波數(shù)字控制振蕩器和偽碼發(fā)生器共用的。

請參閱圖6，信號重構模塊包括N路乘法器51和1路N輸入加法器52順序相連，N是大于或等于1的自然數(shù)。每一路強衛(wèi)星信號跟蹤模塊的第一自相關模塊的輸出信號經過乘法器51控制幅度后，送入N輸入加法器52中；N輸入加法器52在衛(wèi)星導航接收機判定有遠近效應干擾時被使能，在每一時刻輸出一個N路重建信號所組成的重構信號至弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊的第二互相關模塊中。

本實用新型實施例提供的衛(wèi)星導航接收機的抗遠近效應的方法包括以下步驟：

當被跟蹤的衛(wèi)星信號中，有衛(wèi)星信號的載噪比低于低門限時，衛(wèi)星導航接收機搜索所有被跟蹤的衛(wèi)星信號中是否有載噪比高于高門限的信號；

若有至少一個通道的衛(wèi)星信號載噪比高于高門限，則判定為發(fā)生了遠近效應，衛(wèi)星導航接收機使能強衛(wèi)星信號跟蹤模塊的第一自相關模塊輸出重建信號，并使能信號重構模塊輸出重構信號，并將重構信號送入至弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊的第二互相關模塊中；在下一個跟蹤中斷中，衛(wèi)星導航接收機將弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊中互相關減輕后的積分結果作為鑒相器的輸入；

若沒有通道的衛(wèi)星信號載噪比高于高門限，則判定為沒有發(fā)生遠近效應，衛(wèi)星導航接收機延長弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊的相干積分時間。

在本實用新型實施例二中，強衛(wèi)星信號的參數(shù)包括：導航電文符號D_i、CA碼碼相位τ_i、載波多普勒f_di、載波相位以及信號幅度A_i。則歸一化的幅度表示為信號重構模塊輸出的重構信號為：

其中，A為歸一化中用來參考的幅度，取自任意一個強衛(wèi)星信號通道；t是時間；CA_i是強信號的偽碼變量；f_IF是中頻頻率。

弱衛(wèi)星信號的參數(shù)包括：多普勒f_dw、載波相位和碼相位τ_w。弱衛(wèi)星信號與重構信號的互相關運算結果為：

其中，CA_w是弱信號的偽碼變量，弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊的第二互相關模塊輸出為I_c和Q_c，第二自相關模塊輸出為I和Q，故互相關減輕后的I_w、Q_w路積分結果為：

I_w＝I-A·I_c

Q_w＝Q-A·Q_c

由于該算法對所有強信號幅度采用一個參考強信號幅度進行歸一化，只用一個估計通道對所有強信號進行互相關干擾估計，減小了硬件開銷，更利于硬件實現(xiàn)。

在本實用新型中，由于遠近效應抑制單元包括信號重構模塊、弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊和至少一個強衛(wèi)星信號跟蹤模塊，強衛(wèi)星信號跟蹤模塊包括第一自相關模塊、第一互相關模塊、第一減法器和第二減法器，弱衛(wèi)星信號跟蹤模塊包括第二自相關模塊、第二互相關模塊、第三減法器和第四減法器，第一自相關模塊的重建信號輸出端與信號重構模塊的輸入端連接，信號重構模塊的幅度控制端與控制與信息處理單元連接，由控制與信息處理單元提供幅度控制，信號重構模塊的輸出端與第二互相關模塊的輸入端連接。因此能顯著改善衛(wèi)星導航接收機在強干擾情況下弱衛(wèi)星信號的跟蹤能力，極大的提高允許同時到達的不同偽衛(wèi)星的最大功率值差異值，明顯增強衛(wèi)星導航接收機的抗遠近效應能力，擴大衛(wèi)星導航接收機在室內偽衛(wèi)星系統(tǒng)中的有效定位區(qū)域。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。