一種提高衛(wèi)星偽距精度的跟蹤系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號捕獲和跟蹤，具體是指一種提高衛(wèi)星偽距精度的跟蹤系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)是一種利用繞地球軌道運(yùn)行的一組衛(wèi)星向接收機(jī)提供信號的導(dǎo)航系統(tǒng)，接收機(jī)根據(jù)這些信號估計其相對于地球的位置。此類衛(wèi)星系統(tǒng)包括由美國部署和維護(hù)的GPS系統(tǒng)、由蘇聯(lián)部署并由俄羅斯聯(lián)邦維護(hù)的GL0NASS系統(tǒng)、目前正由歐洲聯(lián)盟部署的GALILEO系統(tǒng)以及中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)等。
[0003]導(dǎo)航衛(wèi)星在任一頻點上通常同時發(fā)射同相I支路和正交Q支路兩種合成信號。I支路通常加載C碼民用信號，Q支路通常加載P碼軍用信號。C碼信號碼長短，周期短，碼寬長，接收機(jī)捕獲C碼速度快，但偽距精度較差；P碼信號碼長長，周期長，碼寬短，捕獲困難，偽距精度高。P碼的碼長短的有I秒或更短，長得有7天或更久，越長的碼長導(dǎo)致直捕越困難。而P碼的周期通常為C碼的十分之一，較短的碼寬可以極大地提高測量精度，因而接收機(jī)都先搜索、捕獲C碼信號，然后從C碼信號中獲取時間信息，并以此計算出當(dāng)前P碼的碼相位，快速捕獲P碼信號并實現(xiàn)跟蹤，從而利用P碼高偽距精度提高測量精度。
[0004]對于GL0NASS信號而言，C碼碼長為511碼片，碼速率為0.511Mcps，P碼碼長為5110000個碼片，碼速率為5.llMcps，是C碼速率的10倍，而碼寬為C碼的十分之一。與C碼測量精度相比，GNSS接收機(jī)通常能更精確地測量P碼相位，而這與P碼相對較短的碼寬和較長的周期有直接關(guān)系。
[0005]目前，常見的衛(wèi)星信號跟蹤系統(tǒng)和方法僅僅針對C碼進(jìn)行，如圖1所示。但是在一些對偽距精度有更高要求、需要精密定位的領(lǐng)域而言，采用C碼與P碼同時跟蹤，獲取更高偽距精度的方案應(yīng)運(yùn)而生，如圖2所示。不過，雖然該方案的產(chǎn)生提高了偽距的精度，但也帶來了電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占據(jù)空間大、功耗大的問題。如何提供一種定位精度高且結(jié)構(gòu)簡單的信號跟蹤系統(tǒng)和跟蹤方法，是一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種可同時跟蹤C(jī)碼和P碼信號且結(jié)構(gòu)簡單的提高衛(wèi)星偽距精度的跟蹤系統(tǒng)與方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的提高衛(wèi)星偽距精度的跟蹤系統(tǒng)包括混頻器、載波NC0、碼NC0、C碼發(fā)生器、第一移位寄存器、切換電路、P碼發(fā)生器、第二移位寄存器、I支路相關(guān)器、Q支路相關(guān)器、積分和清零模塊以及處理器；所述的處理器分別與所述的積分和清零模塊、載波NCO以及碼NCO相連接；所述的載波NCO與混頻器相連接；所述的積分和清零模塊分別與所述的I支路相關(guān)器以及Q支路相關(guān)器連接；所述的載波NC0、碼NCO分別與系統(tǒng)的時鐘信號相連接；所述的C碼發(fā)生器分別與所述的第一移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；所述的P碼發(fā)生器分別與所述的第二移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；還包括切換電路，所述的處理器與C碼及P碼之間的切換電路相連接，用以控制C碼信號和P碼信號的切換。C碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號的民碼信號或I支路信號，P碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號的軍碼信號或Q支路信號或者所述的I支路信號與所述的Q支路信號均為民碼信號，或者所述的I支路信號與所述的Q支路信號均為軍碼信號。
[0008]進(jìn)一步地，C碼及P碼切換電路通過時間信息來控制C碼和P碼信號的切換。
[0009]進(jìn)一步地，該跟蹤系統(tǒng)可用于GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的I支路信號和Q支路信號的同時接收，所述的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星為格洛納斯衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、伽利略衛(wèi)星或者GPS衛(wèi)星。
[0010]采用該跟蹤系統(tǒng)的提高偽距精度的跟蹤方法包括以下步驟:
[0011](I)接收機(jī)完成C碼捕獲與跟蹤；
[0012](2)根據(jù)C碼信號獲取衛(wèi)星時間信息；
[0013](3)利用時間信息和C碼、P碼的時序關(guān)系控制P碼啟動；
[0014](4)切換至P碼并進(jìn)行P碼跟蹤，同時D支路實現(xiàn)對C碼跟蹤。
[0015]采用了本發(fā)明的提高衛(wèi)星偽距精度的跟蹤系統(tǒng)與方法，在傳統(tǒng)C碼捕獲的接收機(jī)設(shè)計中，增加了 P碼設(shè)計，在完成C碼捕獲和跟蹤后，通過時間信息啟動P碼，實現(xiàn)了 C碼和P碼的同時跟蹤。不但提高了偽距精度，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中民碼(C碼)精確度不高的缺陷，且結(jié)構(gòu)簡單，捕獲速度快。
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的衛(wèi)星信號C碼跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的衛(wèi)星信號C碼與P碼同時跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖3為本發(fā)明提高衛(wèi)星偽距精度的跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明提出的衛(wèi)星信號跟蹤方法的C碼與P碼切換控制的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0021]請參閱圖3所示，為本發(fā)明的提高衛(wèi)星偽距精度的跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的高精度衛(wèi)星信號跟蹤系統(tǒng)，除了包括混頻器、載波NC0、碼NC0、C碼發(fā)生器、第一移位寄存器、切換電路、P碼發(fā)生器、第二移位寄存器、I支路相關(guān)器、Q支路相關(guān)器、積分和清零模塊以及處理器；所述的處理器分別與所述的積分和清零模塊、載波NCO以及碼NCO相連接；所述的載波NCO與混頻器相連接；所述的積分和清零模塊分別與所述的I支路相關(guān)器以及Q支路相關(guān)器連接；所述的載波NC0、碼NCO分別與系統(tǒng)的時鐘信號相連接；所述的C碼發(fā)生器分別與所述的第一移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；所述的P碼發(fā)生器分別與所述的第二移位寄存器以及所述的碼NCO相連接；還包括切換電路，所述的處理器與C碼及P碼之間的切換電路相連接，用以控制C碼信號和P碼信號的切換。C碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號的民碼信號或I支路信號，P碼相應(yīng)于衛(wèi)星信號的軍碼信號或Q支路信號。
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