[发明专利]GNSS信号跟踪方法及装置

说明书

本发明提供一种GNSS信号跟踪方法及装置。所述方法包括：分别对各个跟踪通道的不同卫星所产生的中频数字信号经过非相干累积后得到的同相分量和正交分量进行进一步的能量累积，得到同相分量累积结果和正交分量累积结果；对所述同相分量累积结果和正交分量累积结果利用鉴别器进行处理，得到鉴别误差；对所述鉴别误差利用环路滤波器进行环路滤波，得到误差信号；利用所述误差信号对所述各个跟踪通道进行统一更新。本发明能够通过累加多颗不同卫星的信号能量，来进一步提高信号增益，从而提高GNSS信号跟踪的灵敏度。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种GNSS信号跟踪方法及装置。

背景技术

最常见的GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)接收机验证指标包括TTFF(Time To First Fix，首次定位时间)、接收机灵敏度和定位准确度，灵敏度指标是各个GNSS接收机最为重要的性能指标之一。对于GNSS系统而言，灵敏度指标又包括多个场景下的指标，分别为：跟踪灵敏度、冷/热/温启动捕获灵敏度。GNSS接收机首先完成对卫星信号的捕获，完成GNSS接收机在冷/热/温启动模式下所需要的最低信号强度为冷/热/温启动捕获灵敏度；在捕获之后能够维持对卫星信号跟踪所需要的最低信号强度为跟踪灵敏度。

随着GNSS应用范围的不断扩展，对GNSS接收机的灵敏度要求也越来越高，高灵敏度的接收机性能可以使接收机在卫星信号很弱的情况下仍然能够实现定位和跟踪。

GNSS接收机的灵敏度主要受两个部分的限制：接收机射频前端电路包括天线部分的设计以及接收机基带算法的设计。其中，接收机射频前端电路决定了接收信号到达基带部分的信噪比，而基带算法则决定了信号解调、捕获、跟踪过程中所能容忍的最小信噪比。

在以硬件电路形式实现的接收机射频前端固定的情况下，基带算法性能基于更加灵活的软件设计且直接影响GNSS信号捕获、跟踪以及解调过程对载噪比的最低要求。以GNSS系统中的GPS(Global Position System，全球定位系统)为例，GPS信号是一个扩频系统，对于GPS系统而言，其扩频码为码长1023的Gold码，码速率为1.023Mbps，即每1ms为一个C/A码周期。因此，现有的接收机设计一般都可以通过加长本地码和接收信号之间的积分时间来提高接收信号的信噪比。

其中，积分方式分为相干累积和非相干累积。相干累积是指直接将本地码和接收信号按位相乘后再累加，而非相干累积则是对相干累积的结果再进行直接相加。相干累积结果可根据下述公式进行计算：

其中，Δf为本地载波与输入信号载波之间的频率差，单位为Hz(赫兹)；T为相干累积时间；CN₀为信号到达基带时的载噪比，单位为dB˙Hz；R(τ)为C/A码的自相关函数；为初始相位差；D为信号调制的导航电文符号，其值为±1；η_I和η_Q分别为I路和Q路的噪声。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：

由上述公式可知，相干累积结果和相干累积时长非常相关，相干累积时间越长，对输进信噪比的要求越低，其灵敏度也就越高，但累积时间过长，由于受频偏Δf的影响，上式中第一项值也就越小，又会降低灵敏度。非相干累积结果为Σ(I_i²+Q_i²)，通过上述公式还可以看出，当非相干累积时，由于η_I和η_Q的存在，其信噪比会比相干累积有所降低。

发明内容

本发明提供的GNSS信号跟踪方法及装置，能够通过累加多颗不同卫星的信号能量，来进一步提高信号增益，从而提高GNSS信号跟踪的灵敏度。

第一方面，本发明提供一种GNSS信号跟踪方法，包括：