一种北斗二代导航接收机消除导航比特不确定性的跟踪方法
【专利摘要】一种北斗二代导航接收机消除导航比特不确定性的跟踪方法。针对低信噪比环境的消除导航比特不确定性的跟踪技术。该技术在低信噪比的场景下应用，可有效破除比特长度限制的积分时间（20ms），提高弱信号跟踪能力，降低环路失锁概率。该技术依赖于卫星接收机跟踪部分的并行计算能力。该技术的主要特征在于，多个跟踪通道同时跟踪同一个卫星信号，对Nx20ms长度的信号进行并行积分，所需跟踪通道的数目等于2的(N-1)次幂。当N=2时（40ms），需要2个通道同时进行积分才能令导航比特是否翻转的1/2概率收敛；N=3（60ms）时，需要4个通道才能令当行比特翻转2次的概率（1/4）=（1/2）*（1/2）收敛；以此类推，N=4时，需要8个通道……。在信号各支路不包含用于捕获和跟踪的无信息扩频码时，此方法可有效增加积分时间长度，从而增加接收机的弱信号跟踪能力。
【专利说明】一种北斗二代导航接收机消除导航比特不确定性的跟踪方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到全球卫星导航(GNSS)【技术领域】，主要涉及到北斗二代卫星信号接收机的跟踪技术。
【背景技术】
[0002]北斗二代MEO和IGSO卫星信号是一种CDMA信号，其中包含的比特信息流通常称为导航比特，速率为50bps，即每20ms发送I个比特。该比特信息在卫星端通过伪随机码扩频后，以BPSK/QPSK/B0C等方式调制到载波里，对应的，在接收端需要以同样的方式解调解扩。而接收端的解扩过程，也就是卫星跟踪过程，需要在本地生成一样的伪随机码，然后进行相干积分、鉴定、清零、积分、鉴定、清零的循环过程。执行这一过程需要锁频环、锁相环等一系列闭合环路来完成，如图1所示，通过鉴频器和鉴相器判断多普勒偏移和码偏移，然后调整环路，达到持续跟踪的目的。其中，信号的相干积分时间长度对跟踪灵敏度影响甚大，在多普勒变化率不高时(加速度小于5G)，积分时间越长，可获得越好的跟踪灵敏度。一般来说，由于扩频信号中加载了导航比特，在积分时如果跨过导航比特翻转的边界，会因为信号反相抵消，使得积分结果大幅劣化。也正因如此，绝大部分的跟踪通道设计，最长积分时间为一个导航比特的长度，即20ms (会因多普勒效应而有小幅变化)。
【发明内容】
[0003]本发明使用多个接收机跟踪通道同时对一个卫星信号进行跟踪，可消除导航比特在20ms边界翻转的不确定性，由此成倍增加跟踪环路的积分时间。此方法可在多普勒变化率较低的场景下获得更好的跟踪灵敏度，提高接收机在弱信号或高噪声环境下的整体性能。传统接收机跟踪通道如果处理20ms以上长度的积分，一旦遇到导航比特由O变为1，或由I变为O的翻转，就容易因积分峰值过低而令跟踪环路失锁。而使用多个通道对同一个信号进行跟踪，可在积分长度超过20ms时预测导航比特是否翻转，这样总有一个通道可获得较高的积分峰值。再将成功跟踪的信息分享给其它通道，便可开始下一循环的跨边界跟踪流程。
【专利附图】
【附图说明】
[0004]图1是跟踪通道的环路框图；
[0005]图2是积分40ms通道操作流程图。
【具体实施方式】
[0006]以N=2为例，跟踪2x20ms长度的信号，需要2个通道。如图2所示，接收机的操作步骤如下:
[0007]1.其中一个通道预测导航比特会在20ms边界处保持不变，并依此生成40ms同相的伪随机码进行跟踪。
[0008]2.另一个通道则预测导航比特在20ms边界处翻转，并生成一组前20ms正相，后20ms反相的伪随机码进行跟踪。
[0009]3.显然，其中一个通道能获得较高的积分结果，而另一通道相当于在跟踪噪声。由调度程序判断哪个通道跟踪结果有效，并计算鉴频鉴相的结果。
[0010]4.将此结果传送给另一个无效通道作为初始值，进行下一循环的跟踪。
【权利要求】
1.使用多个跟踪通道对同一颗卫星进行跟踪，对扩频码进行相干积分时长超出比特边界限制，每个通道在跨越导航比特边界时预测不同的比特翻转。
2.根据权利要求1所述的方法，预测成功的通道将可持续跟踪该卫星，并将跟踪相位和多普勒信息分享给其它通道。
3.根据权利要求1所述的方法，跨越N个比特边界，需要通道数目为2的N次方。
【文档编号】G01S19/30GK104360358SQ201410385569
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】不公告发明人 申请人:成都海亨利科技有限公司