[发明专利]一种GNSS基带信号的跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星信号处理技术，尤其涉及一种GNSS基带信号的跟踪方法。

背景技术

随着科技的迅速发展，出现了多种多样的导航系统。单一导航系统很难满足全球、全天候、各种复杂环境下的导航需求，利用两种或多种系统组成的组合导航系统成为了各国研究的热点。然而卫星传输到地面的只是被调制了信息的高频载波，为了获得卫星的测距码和导航电文等有用信息必须对卫星信号进行处理。北斗、GPS和GLONASS卫星所发射的信号结构和方式相互虽存在着差异，但是对其信号处理的方法是相似的。

GNSS产品具备处理北斗二代B1/B2/B3、GPS L1/L2、GLONASSL1/L2的能力，可支持单、双系统以及三系统联合定位的能力，特别在山区或者信号受遮蔽或干扰的地区更能突显GNSS产品导航定位能力。为了提高接收机的精度与可靠性，能充分灵活地运用三大卫星导航系统，脱离对单一卫星系统的依赖，多系统导航定位GNSS接收机的研制是一个必然趋势。而且在这个新系统、新频率和新编码体制不断出现与变化的较长时期，需快速、低风险地评估各种算法。通过对GNSS信号结构的分析以及对信号的跟踪与捕获实现了对GNSS信号的稳定跟踪，通过位同步，子帧同步完成了导航电文的提取并得到伪距信息，接着解码导航电文获取星历。

三种卫星信号的结构存在一定的差异，北斗与GPS星座采用的是码分多址(CDMA)的信号识别方式，而GLONASS星座采用的是频分多址(FDMA)的信号识别方式，使得GLONASS卫星使用着不同的射电频率，但是北斗、GPS、GLONASS基带信号处理部分主要都是完成卫星信号的同步和导航电文的解调，而且在处理方法上也是可以通用的。基带单元由多个接收机通道组成，而且通道的工作方式为并行方式，可以提高效率。主要模块包括相关器、环路鉴别器、环路滤波器、数据解调模块。

接收机在完成信号捕获后，对信号的载波频率和伪码相位有了粗略的估计，载波频率的估计精度达到了50Hz以内，伪码相位的估计精度在±0.5码片以内。然而这个精度不足以实现导航电文数据的解调，因为随着卫星和接收机的相对运动，天线接收到的信号的载波和伪码相位还在时刻发生改变，同时接收机本地时钟的钟漂和随机抖动也会影响对捕获信号的锁定，而解调数据必须在稳定的跟踪状态下才可以进行，所以如果没有对载波NCO(数字振荡器)和伪码NCO的持续不断动态调整，捕获的信号会很快失锁。因此信号跟踪从其本质上来说就是为了实现对信号的稳定跟踪而采取的一种对环路参数的动态调整策略。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种GNSS基带信号的跟踪方法，其能实现对卫星信号的跟踪。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种GNSS基带信号的跟踪方法，包括如下步骤：

获取输入信号；

将输入信号和本地载波进行混频相乘得到第一支路的第一信号和第二支路的第二信号；

将第二信号和第一信号分别与PRN码相乘，得到超前信号、滞后信号和即时信号；

码环鉴别器根据超前信号、滞后信号和即时信号得到码误差和载波误差，根据以下公式获取到码误差：其中D为码误差，I_E为第二支路的超前信号、Q_E为第一支路的超前信号；I_L为第二支路的滞后信号；Q_L为第一支路的滞后信号；

以及根据下列公式获取载波误差：θ_e＝tan^-1(Q_P/I_P)，其中θ_e为载波误差，Q_P为第一支路的即时信号，I_P为第二支路的即时信号；

码环鉴别器根据码误差调整PRN码生成器的频率，以及根据载波误差调整本地载波的频率，使得码误差和载波误差变小。

作为优选，所述本地载波信号来自于载波数字振荡器。

作为优选，所述PRN码来自于PRN码发生器。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过输入信号和本地载波以及PRN码获取超前信号、滞后信号和即时信号，并根据这些信号获取码误差和载波误差，再根据载波误差控制PRN码发生器的频率和本地载波的频率，达到控制码误差和载波误差最小化，以实现对信号的跟踪。

附图说明

图1为本发明的码与载波跟踪环；

图2为本发明的C/A码的相关相位；