基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 随着我国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem)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宄人员仍在研宄的一个技术方向，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 夕卜，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，研宄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】
[0004] 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。
[0005] 本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
[0006] 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：
[0007] (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；
[0008] (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；
[0009] (3)将步骤⑵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；
[0010] (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；
[0011] (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；
[0012] (6)结合步骤（5)中获得的导航解算结果，利用B1及B2两个频点信号多普勒频移 变化与北斗多频接收机自身运动状态间紧密关联特性，进行北斗多频接收机跟踪环路复制 信号抗干扰控制量的估计，由于环路复制信号借助了接收机自身导航状态进行辅助跟踪， 因此可提高北斗多频接收机对外部噪声及动态应力的抗干扰性能。
[0013] 本发明与现有技术相比充分利用了北斗卫星导航系统B1及B2两个频点信号多普 勒频移变化之间的内在关联，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，通过对北斗多频接收机联合跟踪滤波器及导航抗干扰滤波器的构建，利用北斗多 频接收机中多颗可见星对应的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相互关联，实现了北斗多频接收机各通道信号的联合跟踪与导航 解算功能的紧密耦合，最后给出了北斗多频接收机跟踪环路复制信号码相位变化量和载波 频率控制量的估计方法，提高了北斗多频接收机对外部噪声及动态应力的抗干扰性能。
[0014] 本发明提供的跟踪方法具有以下优点：（1)提供了北斗多频接收机对B1及B2信 号的联合跟踪功能；（2)提供了北斗多频接收机多通道可见星信号联合跟踪与导航解算的 耦合方法；（3)提供了北斗多频接收机跟踪环路复制信号码相位变化量和载波频率控制量 的新型估计方法，提高了北斗多频接收机对外部噪声及动态应力的抗干扰性能。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的基于抗干扰滤波器的北斗多频接收机信号联合跟踪方法流程图；
[0016] 图2是本发明的联合跟踪方式信息处理流程图；
[0017] 图3是本发明的导航抗干扰滤波器工作流程图；
[0018] 图4是本发明对应的信号干扰环境下B1及B2信号的联合跟踪结果图；
[0019] 图5是本发明对应的信号干扰环境下采用独立跟踪与联合跟踪方法定位结果图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对发明的技术内容进行详细说明：
[0021] 如图1所示，本发明的原理是：通过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对北斗卫星导航系统B1及B2两 个频点中频信号的联合跟踪处理，此外，利用B1及B2信号的多普勒频移变化与接收机自身 运动状态紧密关联特性设计了导航抗干扰滤波器，并利用校正后的导航状态与卫星星历数 据进行北斗多频接收机跟踪环路复制信号抗干扰控制量的估计，实现北斗多频接收机对B1 及B2两个频点信号的联合跟踪处理及导航解算，提供一种基于抗干扰滤波器的北斗多频 接收机信号联