一種geo導(dǎo)航衛(wèi)星高靈敏度載波跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及導(dǎo)航接收機設(shè)備研制領(lǐng)域，具體的說是一種提高導(dǎo)航接收機載波跟蹤 靈敏度的方法，其可運用在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中接收終端類設(shè)備的研制中。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星導(dǎo)航信號常常會面臨城區(qū)，遮擋等情況，導(dǎo)致信號強度較低，因此高靈敏度信 號跟蹤成為導(dǎo)航信號接收的一個研宄熱點。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatellite System,BDS)中存在兩種信息速率的導(dǎo)航電文，分別為50bps的Dl電文（D1NAVMessage) 和500bps的D2(D2NAVMessage)電文。其中D2導(dǎo)航電文由地球同步軌道（Geostationary EarthOrbit，GEO)衛(wèi)星播發(fā)，由于其信息速率較高，限制了信號接收時的相干積累時間，導(dǎo) 致信號跟蹤靈敏度相對較低。
[0003] 目前傳統(tǒng)的高靈敏度載波跟蹤方法主要有兩大類，一類是基于電文估計延長信號 相干積累時間的方法，另一類是基于多信號聯(lián)合矢量跟蹤的方法。其中基于電文估計的方 法雖然能夠延長信號的相干積累時間，但是，隨著信號強度的減弱，電文估計的誤碼率將會 增大，在提高信號相干積累時間的同時，會引起能量損耗，并且在載波跟蹤的同時進行電文 估計會增加信號跟蹤的復(fù)雜度，增加接收機的復(fù)雜性；信號矢量聯(lián)合跟蹤的方法雖然能夠 同時利用多顆衛(wèi)星的能量進行接收機位置速度的跟蹤，但是有文獻表明該存在有偏估計的 風險，可能導(dǎo)致較大的跟蹤誤差，并且其實現(xiàn)的復(fù)雜度相當復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

【背景技術(shù)】 [0004] 中介紹的兩種方法均不具備較高的工程實用價值，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的 缺陷，為此本發(fā)明針對BDS系統(tǒng)中的D2導(dǎo)航信號，提出了一種GEO導(dǎo)航衛(wèi)星高靈敏度載波 跟蹤方法，具體的說是一種基于平方處理的載波跟蹤方法。該方法需要對相關(guān)器輸出的信 號進行平方操作，通過平方處理可以延長信號的積累時間，并且采用性能更好的四象限鑒 別器，提高信號載波相位跟蹤的線性范圍，從而提高信號的跟蹤靈敏度。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種GEO導(dǎo)航衛(wèi)星高靈敏度載波跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟：
[0007] 步驟101，天線接收衛(wèi)星播發(fā)的GNSS信號，包含GEO衛(wèi)星信號；
[0008] 步驟102,GNSS信號進入射頻前端進行下變頻，得到模擬中頻信號；
[0009] 步驟103,AD轉(zhuǎn)換器將模擬中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號，數(shù)字中頻信號表示為
[0010]
【主權(quán)項】
1. 一種GEO導(dǎo)航衛(wèi)星高靈敏度載波跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟101，天線接收衛(wèi)星播發(fā)的GNSS信號，包含GEO衛(wèi)星信號； 步驟102, GNSS信號進入射頻前端進行下變頻，得到模擬中頻信號； 步驟103, AD轉(zhuǎn)換器將模擬中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號，數(shù)字中頻信號表示為 sIF (?) = Α·?[?)·€{?)·€〇${2π· fIF ·? + φ) + η(?) 其中A為信號幅度；d(t)為信號上調(diào)制的導(dǎo)航電文；c(t)為偽隨機調(diào)制碼；n(t)為帶 限白噪聲，雙邊帶功率譜密度為Ntl; 步驟104,數(shù)字中頻信號通過數(shù)字信號處理器完成GEO導(dǎo)航衛(wèi)星信號的載波跟蹤，具體 采用以下步驟： 步驟201，數(shù)字中頻信號載波剝離，得到基帶數(shù)字信號； 在解調(diào)的過程中因為相位關(guān)系得到兩路相互正交的信號分別為和基帶 數(shù)字信號為」/(」N = A必矽+/_(?舊0，具體為： Sb (i) = J (i)-c(i) -exp( j ^.φ) + η{?) 步驟202,對基帶數(shù)字信號進行解擴和相干積累，主要通過接收機中本地復(fù)制的偽碼信 號和基帶數(shù)字信號相乘獲得，相干積累的過程為信號累加的過程；通過該步驟，能夠獲得解 擴后的基帶信號&(如)=壞_)+/必(如人具體為 ic (t) = A- d(t) exp(y · Κφ) R(A r) + nc{t) 其中R(A τ)為本地信號和基帶接收信號相關(guān)累加產(chǎn)生的相關(guān)峰，當兩者間的時間很 小的時候有R(A τ ) = 1，在這里設(shè)定R(A τ ) = 1條件成立； 步驟203,對解擴后的信號進行平方處理，剝離導(dǎo)航電文，并進行N次非相干后積累，得 到非相干后積累的基帶信號~(卻）=矽+/必/」吵其中
其中k表示步驟202中第k次輸出的相關(guān)值，k從1到N進行循環(huán)計數(shù)； 步驟204,利用四象限鑒別器對步驟203輸出的信號進行鑒相處理，獲得信號的相位誤 差估計值Δ#，其具體公式為
其中系數(shù)1/2是用來消除平方處理對原始信號相位估計的影響； 步驟205,將相位誤差估計值通過環(huán)路濾波器，進而調(diào)整本地載波NCO輸出的載波頻 率，實現(xiàn)信號載波跟蹤的一個完成流程。
【專利摘要】針對BDS系統(tǒng)中GEO衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信號電文速率高，信號跟蹤靈敏度受限的問題，本發(fā)明提出了一種GEO導(dǎo)航衛(wèi)星高靈敏度載波跟蹤方法，這是一種類似平方環(huán)的載波跟蹤算法，通過對信號作平方處理，可進一步增加信號的積分時間，同時采用四象限相位鑒別器，提高鑒別器線性范圍，該算法在提高信號跟蹤靈敏度的同時還可以降低接收機的處理負擔。分析和仿真表明，對GEO信號而言，在一定條件下，該方法可以跟蹤24.5dBHz的信號，同時降低37％的計算量，可用于實際接收機的研發(fā)和設(shè)計中。
【IPC分類】G01S19-29
【公開號】CN104765052
【申請?zhí)枴緾N201510223645
【發(fā)明人】唐小妹, 林紅磊, 肖嶺, 劉小匯, 伍微, 蘇映雪, 張國柱, 張勇虎
【申請人】中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年5月5日