[发明专利]一种基于最大似然相干积分的卫星导航信号跟踪方法

说明书

一种基于最大似然相干积分的卫星导航信号跟踪方法，在卫星导航信号跟踪阶段的载波跟踪环路中，在同一个数据码比特时间内的相干积分结果相加后，按照最大似然原理，依次递推随后的各个数据码比特时间内的相干积分结果相加值的极性，确定出最合理的数据极性通路，获得不同数据码比特时间相干积分结果相加的最大值，将总的相干积分时间加长到N个完整的数据码比特时间。本发明的方法能够加长跟踪中的相干积分时间，提高信号跟踪的灵敏度、稳定性及观测量的精度，同时运算量保持线性稳定。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，特别是涉及一种基于最大似然相干积分的卫星导航信号跟踪方法。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)是由空间部分、地面监控部分、用户接收机三大部分组成的具备定位、导航、授时功能的系统，应用于航海、航空、测量测绘、精密定位等民用领域、行业领域以及军事领域。卫星导航系统空间部分由分布在不同轨道平面上的多颗卫星组成，以保证地面接收机在任何时间、覆盖范围内的任何地点都可以接收到足够多卫星的信号，并通过运算得到准确的位置、时间、速度等信息。

目前，全球卫星导航系统主要包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS，中国的北斗卫星导航系统，以及欧洲正在建设部署中的GALILEO系统。其中中国的北斗卫星导航系统简称北斗系统，英文缩写为BDS，其空间星座将由5颗地球静止轨道(GEO)卫星、27颗中圆地球轨道(MEO)卫星和3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星组成。

卫星导航系统接收机的工作原理是：由天线部分将空间中的导航卫星电磁波转换为电信号；然后由射频部分将导航卫星信号放大、下变频、滤波、数模转换，最后输出数字中频信号；接着由基带处理部分通过信号相关、中频载波生成、码时钟生成等部分完成对数字中频信号的处理；接收机的软件部分包含信号处理和解算两部分，根据基带处理部分的结果进行运算，同时将控制参数写入基带处理部分。卫星导航信号的跟踪部分是在基带处理和信号处理及解算完成。

接收机对卫星信号的处理过程可以分为捕获、跟踪、失锁、重捕四个阶段。在卫星信号跟踪阶段，信号通道从捕获阶段获得的对当前这个卫星信号载波频率和码相位的粗略估计值出发，通过跟踪环路逐步精细对这两个信号参量的估计，同时输出对信号的各种观测量，再解调出信号中的导航电文数据比特。简单地讲，接收机对卫星信号的跟踪是一个与该接收信号同步的二维信号的复制过程。

相干积分是信号跟踪中不可缺少的重要组成部分。相干积分的时间越长，其滤波带宽越窄，所以加长相干积分时间可以提高信噪比，从而增加信号跟踪的灵敏度。越长的相干积分时间意味着越高的相干积分增益。但是一般跟踪算法的相干积分时间会被卫星信号导航电文的速率和结构所限制，一旦相干积分时间超过出这些限制，积分增益便会因为极性反转数据跳变而产生损耗。而采用遍历所有可能极性的信号跟踪算法能够加长相干积分时间，该算法是指以第一个数据码比特为基准，遍历以后所有比特的可能极性后，再分别进行积分累加，并以最强能量路径进行解调运算。但是这种算法的数据运算量会随着积分时间的加长而成指数方式增长，从而导致相干积分时间不可能做得很长，得不到理想的增益。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷和不足，提出一种新的卫星导航信号跟踪方法，即一种基于最大似然相干积分的卫星导航信号跟踪方法，能够加长跟踪中的相干积分时间，提高信号跟踪的灵敏度、稳定性及观测量的精度，同时运算量保持线性稳定。

本发明的技术方案是：

1.一种基于最大似然相干积分的卫星导航信号跟踪方法，其特征在于，在卫星导航信号跟踪阶段的载波跟踪环路中，在同一个数据码比特时间内的相干积分结果相加后，按照最大似然原理，依次递推随后的各个数据码比特时间内的相干积分结果相加值的极性，确定出最合理的数据极性通路，获得不同数据码比特时间相干积分结果相加的最大值，将总的相干积分时间加长到N个完整的数据码比特时间。

2.所述方法包括以下步骤：