[发明专利]一种卫星导航信号快速跟踪方法

说明书

本发明提供了一种卫星导航信号快速跟踪方法，对采集数据进行闭环跟踪，当跟踪循环次数大于等于设定的开环循环周期时，循环次数赋值为1，并判断跟踪方式，若循环次数小于设定的开环循环周期则采用开环跟踪方式，将上一个闭环跟踪的环路输出参数赋值给本次开环跟踪，循环次数加1；否则按照闭环方式跟踪，循环次数加1；直到循环次数大于所设定的开环循环周期，再将循环次数赋值为1并判断跟踪方式，以此循环；调整开环循环周期，依次增加或减小开环循环周期，并将每次调整后的信号跟踪结果与闭环跟踪结果进行比较，直至跟踪误差满足设定条件，以此时的开环循环周期对采集数据进行跟踪。本发明在保证跟踪精度的同时，能够大大提高运算效率。

技术领域

本发明属于卫星导航信号处理技术领域，具体涉及一种卫星导航信号跟踪方法。

背景技术

导航信号是卫星、地面运控系统、用户终端的连接纽带，是卫星导航系统与用户接收机之间的唯一接口。导航信号体制是卫星导航系统的核心组成，是实现系统基本功能的载体，对系统的定位、测速、授时精度、兼容和互操作性等关键性能具有决定性作用。

对卫星导航信号进行解调测距和精细分析前，需要对信号进行捕获跟踪处理。而跟踪精度及耗时直接影响了后续的分析处理精度及数据处理效率。传统闭环跟踪以信号主码周期作为环路鉴相、鉴频周期，对载波与码的频率、相位进行周期性的调整。这种方式由于对每个周期的数据都进行环路输入输出，其跟踪精度高，但运算量巨大、耗时长，不利于准实时的信号分析。传统开环跟踪以捕获阶段获取到的码相位偏移和多普勒频率偏移为基础，通过最小二乘估计、卡尔曼滤波等方法拟合得到载波与码的频率和相位直接用于信号跟踪阶段，运算量小、耗时较短，但各种拟合模型的误差导致其跟踪精度较差。最小二乘法和Kalman滤波法对载波频率和码相位的粗略值进行优化估计，虽然一定程度上提高了估计值得准确度，但对实测数据仍无法实现较好的稳定跟踪。采用开环捕获、闭环跟踪的方式进行卫星导航信号处理，虽然能够保证跟踪精度但耗时较长。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种卫星导航信号快速跟踪方法，不仅具有较好的跟踪精度，还能够大大提高运算效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一，接收导航卫星下行信号，并进行低噪声放大和信号采集，得到采集数据；

步骤二，初步设定开环循环周期，开环循环周期为导航卫星下行信号码周期的整数倍；

步骤三，对采集数据进行闭环跟踪，当跟踪循环次数大于等于所设定的开环循环周期时，循环次数赋值为1，并判断跟踪方式，若当前循环次数小于设定的开环循环周期则采用开环跟踪方式，将上一个闭环跟踪的环路输出参数赋值给本次开环跟踪，循环次数加1；否则按照闭环方式跟踪，循环次数加1；直到循环次数大于所设定的开环循环周期，再将循环次数赋值为1并判断跟踪方式，以此循环；

步骤四，调整开环循环周期，依次增加或减小开环循环周期，并将每次调整后的信号跟踪结果与闭环跟踪结果进行比较，直至跟踪误差满足设定条件，以此时的开环循环周期对采集数据进行跟踪。

所述的开环循环周期与导航卫星下行信号的信噪比成正比，与多普勒参数和伪随机码速率成反比。

所述的跟踪误差设定条件为跟踪误差小于设定参数，或跟踪误差的变化率小于设定参数。

本发明的有益效果是：利用开闭环路控制器将开环跟踪与闭环跟踪有机结合，其中闭环跟踪部分保证了跟踪精度，开环跟踪部分减少了跟踪耗时，因此在保证跟踪精度的同时，能够大大提高运算效率。该方法可以广泛应用于全球卫星导航系统(包括我国BeiDou、美国GPS、欧盟Galileo等系统)接收信号的分析处理，包括信号实时监测、信号质量评估、信号定位解算等，能够大幅度减小信号跟踪耗时，大大提高信号处理效率。

附图说明

图1为开闭环联合跟踪方式原理图；