[发明专利]基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，属于卫星导航定位及接收机信号处理的技术领域。

背景技术

北斗多频接收机为北斗卫星导航系统的用户终端设备，其跟踪技术负责完成对接收信号的跟踪、解调及测量，为后续接收机的导航定位功能提供支撑，因此，北斗多频接收机中信号的跟踪性能对接收机的整体性能起着决定性作用。

随着我国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)的建设与应用，北斗导航接收机可实现全天时、全天候的连续导航功能，从而成为近年来以及未来相当长一段时期内航空、陆地、海洋等多个领域导航的主要手段和途径。目前大多的北斗多频接收机采用B1及B2信号独立跟踪处理的解调方式，如何进行北斗多频接收机信号联合处理问题是北斗多频接收机研究人员仍在研究的一个技术方向，根据北斗卫星导航系统管理办公布的ICD文件，北斗卫星导航系统B1和B2频点开放支路信号的载波频率在卫星上由共同的基准时钟源产生，因此，可利用北斗卫星导航系统B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机B1及B2两个频点中频信号的联合跟踪处理。此外，目前已有的北斗接收机采用标量跟踪环路结构，每一通道环路各自对捕获后分配的可见卫星信号进行独立跟踪处理，忽略了卫星信号与接收机位置、速度等状态间固有的信息相关性，在一些复杂环境下，跟踪环路易受载体动态及信号干扰影响而发生失锁情况，从而影响接收机正常跟踪甚至导航定位能力，因此，研究新的北斗多频接收机基带信号跟踪处理方法与技术对提高北斗卫星导航系统终端的性能有着重要意义。

发明内容

本发明目的在于，针对目前北斗多频接收机传统跟踪方法未能充分利用不同频点信号的多普勒频移变化之间内在关联，以及跟踪环路易受影响这两个方面，提供了一种基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，能提高北斗卫星导航系统终端在信号干扰及动态环境下的导航及定位性能。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法，包括以下步骤：

(1)北斗多频接收机射频前端利用两组下变频转换模块将天线接收到的B1及B2频点的北斗卫星射频信号同时进行带通滤波、信号放大、模拟混频处理、低通滤波、AD转换及采样后，完成射频信号的下变频处理，最后射频前端输出数字中频信号，并将该中频信号通过串口传输至北斗多频接收机基带信号处理单元；

(2)北斗多频接收机基带信号处理单元分别利用北斗B1及B2频点测距码发生模块生成北斗卫星导航系统星座中卫星对应的复制测距码序列，同时利用复制载波生成模块产生复制载波信号，并针对复制测距码的相位及复制载波的频率这两个参数进行二维扫描式搜索，然后经过相关结果检测来判定该颗卫星是否可见，完成对可见星的搜索及对应测距码相位及载波频率的捕获；

(3)将步骤(2)中捕获到的可见星测距码相位及载波频率传输至北斗多频接收机跟踪单元，跟踪单元首先分别对北斗B1及B2频点的可见星信号进行独立跟踪处理，跟踪单元输出导航电文经位同步及帧同步后送至星历解调及导航解算模块，完成星历参数及接收机运动状态的解算，然后进行联合跟踪方式切换条件的判定；

(4)北斗多频接收机基带信号处理单元对接收的卫星信号进行以上过程实时的处理，待解出一次完整的导航电文后，可获得较全的星历及历书参数，此时先利用载噪比进行信号强度的判别，再确定进入联合跟踪方式的切换条件：如信号强度较好，即载噪比大于或等于40dB-Hz，可切换跟踪方式为B1及B2信号联合跟踪，此时同一通道的B1及B2信号的环路鉴相器输出送至通道联合跟踪滤波器中，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移变化之间的内在关联，实现北斗多频接收机对B1及B2两个频点中频信号的联合跟踪处理，如信号强度较弱，即载噪比小于40dB-Hz，则继续采用原有的独立跟踪方式；

(5)利用步骤(4)中联合跟踪滤波器输出的测距码相位差及载波相位差计算出观测量，并送至导航抗干扰滤波器，导航抗干扰滤波器将北斗多频接收机各通道信号的联合跟踪结果与导航解算功能耦合在一起，利用捕获到可见星对应的B1及B2两个频点信号的码相位偏差及多普勒频移变化与北斗多频接收机自身状态间的紧密关联特性，实现对可见卫星信号的联合跟踪与导航解算，最终经导航抗干扰滤波器状态估计值校正后输出稳健的导航解算结果；