专利名称：Gps接收机卫星失锁判决方法
技术领域：
本发明涉及GPS卫星通信技术，尤其涉及一种GPS接收机卫星失锁判决方法，属于卫星功率判断领域。
背景技术：
GPS接收机系统主要完成GPS卫星信号的接收、捕获、跟踪以及定位解算等功能。 GPS接收机的基本工作流程为首先通过天线接收卫星信号，同时通过天线中的低噪声放大器达到减小噪声干扰的目的，然后通过一个射频模组将信号的载波频率由Ll频段下变频到中频附近，并加以带通滤波器进一步减小带外噪声干扰。典型情况下，需要通过两级下变频电路变至中频。本地振荡器是根据接收机设计方案中的频率方案由基准振荡器经频率合成器导出的。混频过程之后，保留了载波多普勒和扩频码，只是载波频率降低了。通过后续的基带信号处理过程，进行扩频码和载波频率的二维捕获，之后跟踪上卫星信号，从中正确、连续地解调出导航电文用于定位解算。定位后，通过NMEA协议与上位机通讯，通过人机界面加载地图信息进行导航定位等功能。在GPS的基带信号处理过程中，在捕获到GPS卫星信号后，得到输入信号的载波多普勒频移和码相位估计就转入跟踪状态，在跟踪GPS信号过程中需要两个相互依赖的跟踪环一个用于跟踪载波频率，称为载波跟踪环，另一个用于跟踪C/A码相位，称为码跟踪环。GPS接收机通道在稳定跟踪过程中，载波跟踪环与码跟踪环都应处于稳定工作状态。在实际应用中，由于自然或是人工建筑物的阻碍、反射信号的干扰、信号自身的干扰、信号阻塞、天线造成的衰减以及处理机对信号造成的衰减，当信号被完全遮蔽或者信号功率衰减到GPS接收机灵敏度以下之后，GPS接收机通道将不能正常地对卫星信号进行跟踪，在这种情况下GPS接收机通道将不再能维持载波跟踪环以及码跟踪环路的稳定，将失去对当前卫星的跟踪，即称为跟踪通道的失锁。在GPS接收机的工作中，需要尽快鉴别出已经失锁的卫星，从而可以加速对其他可使卫星的搜索跟踪，以保证GPS接收机稳定工作。因此，准确而快速的卫星失锁判断机制是GPS跟踪算法的重要组成部分。传统的卫星信号失锁判断方法是通过对GPS卫星信号的功率进行直接计算，得到当前跟踪卫星的信号功率值，然后将该功率值与预设的阈值进行比较，若该功率值低于阈值，则认为该卫星失锁。这种方法以跟踪功率为基础，能较为准确地判断卫星失锁状态，但是反应速度较慢。
发明内容
本发明针对传统卫星失锁判断方法反应速度慢的问题，而提出一种快速准确的 GPS接收机卫星失锁判决方法。该方法是由如下各自独立进行的两部分组成(1)载波跟踪环路稳定性检测根据接收机可能的运行速度和所选取的时间间隔At，计算出在时间间隔At内产生的最大多普勒频移fmax，该fmax即为载波环路稳定性的判断阈值；当fmax设定完毕后，从GPS接收机载波环路中获取相应时间间隔At内的多普勒频率差值Δ ·，将Af与先前的fmax进行比较当Af-fmax<0时，载波跟踪环路处于稳定状态；当△ > 0时，载波跟踪环路为失锁状态；所述多普勒频率差值Δ ·的计算方法为设在tl时刻获得的载波多普勒频率为ftl，在经过时间间隔At之后获得tl+At 时刻的载波多普勒频率ftl+M，则相应的多普勒频率差值Af = ftl+,t-ftl。(2)码跟踪环路稳定性检测输入C/A码信号经过相关器后获得超前码的能量EnVel0p_P0Wer_E、即时码的能量 Envelop_Power_P 以及滞后码的言糧 Envelop_Power_L ；在判决机制中引入一个状态标志Flag，对 Envelop_Power_E、Envelop_Power_P、 Envelop_Power_L按照能量大小关系进行排序比较，以EnVel0p_P0Wer_P的能量值为基准， 得到如下关系i)当EnVel0p_P0Wer_P的能量值最大，码跟踪环路处于稳定跟踪状态，将Flag置为1 ；
Envelop Power P Envelop Power Pii)
权利要求
1.一种GPS接收机卫星失锁判决方法，其特征在于 该方法是由如下各自独立进行的两部分组成(1)载波跟踪环路稳定性检测根据接收机可能的运行速度和所选取的时间间隔At，计算出在时间间隔At内产生的最大多普勒频移fmax，该fmax即为载波环路稳定性的判断阈值；当fmax设定完毕后，从GPS接收机载波环路中获取相应时间间隔At内的多普勒频率差值Af，将Af与先前的fmax进行比较当Af-fmax<0时，载波跟踪环路处于稳定状态； 当AFfmax > 0时，载波跟踪环路为失锁状态；(2)码跟踪环路稳定性检测输入C/A码信号经过相关器后获得超前码的能量EnVel0p_P0Wer_E、即时码的能量 Envelop_Power_P 以及滞后码的言糧 Envelop_Power_L ；在判决机制中引入一个状态标志Flag，对Envelop_Power_E、Envelop_Power_P、 Envelop_Power_L按照能量大小关系进行排序比较，以EnVel0p_P0Wer_P的能量值为基准， 得到如下关系i)当Envel0p_P0Wer_P&能量值最大，码跟踪环路处于稳定跟踪状态，将Flag置为1 ；Envelop Power P 7 Envelop Power Pii)设
2.根据权利要求1所述的GPS接收机卫星失锁判决方法，其特征在于所述部分(1)中的多普勒频率差值Δf的计算方法为设在tl时刻获得的载波多普勒频率为ftl，在经过时间间隔Δ t之后获得tl+Δ t时刻的载波多普勒频率ftl+M，则相应的多普勒频率差值Af = ftl+,t-ftl。
全文摘要
本发明公开了一种GPS接收机卫星失锁判决方法，属于卫星功率判断领域。该方法分别对载波跟踪环与码跟踪环的稳定性进行检测载波跟踪环检测是将所取时间间隔内的多普勒频率差值与载波环判断阈值进行比较，从而判断该环路的稳定状态；码跟踪环检测是将得到的超前码、即时码与滞后码能量进行排序比较，并根据相应的状态标志与既定阈值的大小来判断该环路的稳定状态。本发明将载波跟踪环路与码跟踪环路的稳定判决条件进行结合，从而快速准确地对当前跟踪卫星是否失锁做出判断。
文档编号G01S19/29GK102176034SQ201110055810
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者丁蓉蓉, 孙丽, 时龙兴, 李超, 杨军 申请人:东南大学