导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法，其中包括鉴别器，用以分别在依次进行的开环状态、牵引状态、跟踪状态和Good状态对输入信号进行鉴相或鉴频，在开环状态中输入信号为从基带捕获的信号；环路滤波器，用以对鉴别器输出的结果进行滤波；数字控制振荡器，用以将环路滤波器的输出信号的载波频率调整为与捕获信号的载波频率一致或将环路滤波器的输出信号的码相位调整为与捕获信号的码相位一致。采用该种导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法，输出的原始伪距观测量质量、原始载波相位观测量质量稳定、精度高，以供导航接收机后续差分解算之用，应用于市面上相同类型的卫星导航系统接收机，具有更广泛的应用范围。
【专利说明】导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星导航【技术领域】，尤其涉及卫星导航接收机中卫星信号的基带跟踪方法，具体是指一种导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法。
【背景技术】
[0002]卫星导航接收机从接收到的卫星信号中搜索捕获各个可见的卫星信号，获得所捕获卫星信号粗略的码相位值与载波多普勒值，然后所捕获的卫星被送入空闲的跟踪通道进行卫星信号的跟踪。由于捕获仅能对载波多普勒值与码相位参数的粗略估计，跟踪的目的就是精细化这些参数的估计值，并保持对这些参数的跟踪，然后从跟踪到的卫星信号中解调出导航电文，并从码跟踪环获得原始伪距测量值，从载波锁相环获得原始载波相位测量值。对于普通导航接收机，从跟踪环路所获得的原始测量值精度不够高，伪距测量值精度为分米级别，载波相位测量值精度为厘米级。然而高精度导航接收机由于广泛用于移动测绘、CORS系统、精细农业、智能交通、海洋产品等领域，接收机需要从跟踪环路获得厘米级伪距测量值、毫米级的载波相位测量值，并且要求可靠地输出这些测量值，才能使后续定位解算可靠稳定的进行，解算精度指标满足对上述领域的要求，因此对跟踪环路参数的选取与对信号处理状态的安排提出了较高的要求。因此，传统的卫星导航接收机跟踪环路部分输出的原始测量值精度不够高，原始测量值不够稳定可靠。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现快速稳定可靠地输出原始测量值、降低环路计算量、具有更广泛应用范围的导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明的导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法具有如下构成:
[0005]该导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统，其主要特点是，所述的系统包括:
[0006]鉴别器，用以分别在依次进行的开环状态、牵引状态、跟踪状态和Good状态中对输入信号进行鉴相或鉴频，在开环状态中所述的输入信号为从基带捕获的信号，在牵引状态、跟踪状态和Good状态中，所述的输入信号为前一状态中数字控制振荡器的输出信号；
[0007]环路滤波器，用以分别对所述的鉴别器输出的结果进行滤波；
[0008]数字控制振荡器，用以分别将环路滤波器的输出信号的载波频率调整为与捕获信号的载波频率一致或将环路滤波器的输出信号的码相位调整为与捕获信号的码相位一致。
[0009]较佳地，所述的鉴别器包括:
[0010]码环鉴别器，用以对输入信号在开环状态中采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相、在牵引状态中采用似相干点积功率法进行鉴相以及在跟踪状态中和Good状态中采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相；
[0011]载波锁频环鉴别器，用以对输入信号在开环状态中和牵引状态中采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频以及在跟踪状态中和Good状态中采用二象限反正切函数进行鉴相。
[0012]本发明还涉及一种基于所述的系统于导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤:
[0013](I)在开环状态中，从基带捕获的信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整；
[0014](2)在牵引状态中，将开环状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整；
[0015](3)在跟踪状态中，将牵引状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整；
[0016](4)在Good状态中，将跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整。
[0017]较佳地，所述的在开环状态中，从基带捕获的信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为:
[0018]开环状态中，对从基带捕获的信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频。
[0019]较佳地，所述的在牵引状态中，将开环状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为:
[0020]牵引状态中，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频。
[0021]更佳地，所述的牵引状态中，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频，包括以下步骤:
[0022](2-1)在第一次牵引状态下，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频；
[0023](2-2)第一次牵引使用DLL+FLL的组合形式环路带宽对码相位和载波频率进行大动态范围牵引，如果状态切换时间达到系统预设第一牵引时间，则继续步骤(2-3)，否则重新捕获输入信号；
[0024](2-3)第二次牵引状态下，对第一次牵引状态下数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频；
[0025](2-4)第二次牵引使用DLL+FLL的组合形式环路带宽对码相位和载波频率进行小动态范围牵引，如果第二次牵引状态下载噪比小于系统预设值且超过失锁容忍，则重新捕获输入信号，否则将鉴别器的输出信号经环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，然后继续步骤(3)。
[0026]较佳地，所述的在跟踪状态中，将牵引状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为:
[0027]跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相。
[0028]更佳地，所述的跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相，包括以下步骤:
[0029](3-1)跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相；
[0030](3-2)如果载噪比小于系统预设值且超过失锁容忍，则重新捕获输入信号，否则将鉴别器的输出信号经环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，然后继续步骤(4)。
[0031]较佳地，所述的在Good状态中，将跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为:
[0032]Good状态中，对跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相。
[0033]较佳地，所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，具体为:
[0034]所述的数字控制振荡器分别将环路滤波器的输出信号的载波频率调整为与捕获信号的载波频率一致或将环路滤波器的输出信号的码相位调整为与捕获信号的码相位一致。
[0035]采用了该发明中的导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法，输出的原始伪距观测量质量、原始载波相位观测量质量稳定、精度高，以供导航接收机后续差分解算之用，伪距测量值精度达厘米级、载波相位测量值精度达毫米级，且有助于降低环路计算量，降低环路对硬件资源的消耗，该基带跟踪方法适用于本公司所有的基带核心板卡的跟踪环路部分，也可以应用于市面上相同类型的卫星导航系统接收机，具有更广泛的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1为本发明的导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统的结构示意图。
[0037]图2为本发明的导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0038]为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0039]基于创造发明的目的我们通过以下技术方案来实现:
[0040]本发明的导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统包括:
[0041]鉴别器，用以分别在依次进行的开环状态、牵引状态、跟踪状态和Good状态中对输入信号进行鉴相或鉴频，在开环状态中所述的输入信号为从基带捕获的信号，在牵引状态、跟踪状态和Good状态中，所述的输入信号为前一状态中数字控制振荡器的输出信号；
[0042]环路滤波器，用以分别对所述的鉴别器输出的结果进行滤波；
[0043]数字控制振荡器，用以分别将环路滤波器的输出信号的载波频率调整为与捕获信号的载波频率一致或将环路滤波器的输出信号的码相位调整为与捕获信号的码相位一致。
[0044]在一种较佳的实施方式中，所述的鉴别器包括:
[0045]码环鉴别器，用以对输入信号在开环状态中采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相、在牵引状态中采用似相干点积功率法进行鉴相以及在跟踪状态中和Good状态中采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相；
[0046]载波锁频环鉴别器，用以对输入信号在开环状态中和牵引状态中采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频以及在跟踪状态中和Good状态中采用二象限反正切函数进行鉴相。
[0047]本发明还涉及一种基于所述的系统于导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤:
[0048](I)在开环状态中，从基带捕获的信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整；
[0049](2)在牵引状态中，将开环状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整；
[0050](3)在跟踪状态中，将牵引状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整；
[0051](4)在Good状态中，将跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整。
[0052]在一种较佳的实施方式中，所述的在开环状态中，从基带捕获的信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为:
[0053]开环状态中，对从基带捕获的信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频。
[0054]在一种较佳的实施方式中，所述的在牵引状态中，将开环状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为:
[0055]牵引状态中，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频。
[0056]在一种更佳的实施方式中，所述的牵引状态中，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频，包括以下步骤:
[0057](2-1)在第一次牵引状态下，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频；
[0058](2-2)第一次牵引使用DLL+FLL的组合形式环路带宽对码相位和载波频率进行大动态范围牵引，如果状态切换时间达到系统预设第一牵引时间，则继续步骤(2-3)，否则重新捕获输入信号；
[0059](2-3)第二次牵引状态下，对第一次牵引状态下数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频；
[0060](2-4)第二次牵引使用DLL+FLL的组合形式环路带宽对码相位和载波频率进行小动态范围牵引，如果第二次牵引状态下载噪比小于系统预设值且超过失锁容忍，则重新捕获输入信号，否则将鉴别器的输出信号经环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，然后继续步骤(3)。
[0061 ] 在一种较佳的实施方式中，所述的在跟踪状态中，将牵引状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为:
[0062]跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相。
[0063]在一种更佳的实施方式中，所述的跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相，包括以下步骤:
[0064](3-1)跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相；
[0065](3-2)如果载噪比小于系统预设值且超过失锁容忍，则重新捕获输入信号，否则将鉴别器的输出信号经环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，然后继续步骤(4)。
[0066]在一种较佳的实施方式中，所述的在Good状态中，将跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为:
[0067]Good状态中，对跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相。
[0068]在一种较佳的实施方式中，所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，具体为:
[0069]所述的数字控制振荡器分别将环路滤波器的输出信号的载波频率调整为与捕获信号的载波频率一致或将环路滤波器的输出信号的码相位调整为与捕获信号的码相位一致。
[0070]下面以一具体实施例来进一步介绍本发明:
[0071]高精度基带跟踪部分包括从基带捕获获取粗略码相位与载波频率后开始，包括开环、牵引、跟踪，good状态等几个部分。图1为跟踪环路结构流程图，跟踪部分首先计算输入信号与超前、即时、滞后I/Q支路的相关值，然后相关值经过某种组合后送入鉴别器进行鉴相或者鉴频，鉴相器或者鉴频器输出的结果送入环路滤波器，滤波后的结果用于调整载波或者码的数字控制振荡器(NCO，NumericalIy Controlled Oscillator)，使载波频率与接收到的信号载波频率一致，码相位与接收到的信号码相位一致，从而剥离输入导航信号上面的伪码与载波频率，并且跟踪环路输出高质量的原始测量值。其中，在鉴别器之前对输入信号的处理方法可以采用现有技术中常用的处理方法，对数字输入信号的I路信号和Q路信号分别进行积分和累加，然后送入鉴别器中进行鉴相或鉴频。
[0072]跟踪通道根据状态字在不同模式下切换选择。如图2所示，为基带跟踪部分信号处理状态转移图。对于高精度导航接收机基带跟踪环，为了提高跟踪环输出的原始观测量的精度，跟踪采用窄相关技术，相关器间距为一个中频采样点的距离，窄相关技术降低了多径噪声误差，提高了码环输出的伪距测量值的精度；为了降低计算复杂度，降低对DSP与FPGA资源的消耗，相关值绝对值的计算采用robertson算法进行近似，即max (11 +1/2 Q |，
QI +1/2 111)。由于捕获后的码相位误差为半个码片，载波频率误差为几百赫兹，因此，捕获后首先进行开环平滑处理，缩小码相位误差与载波频率误差。开环部分由码跟踪环与锁频环组成，为了降低计算量，码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法，载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数，锁频环阻尼系数均采用较大的值，但不易超过1，采用大阻尼系数可使滤波器快速收敛，使本地产生的载波信号快速跟踪输入信号的载波。码环鉴别器的输出与载波锁频环鉴别器的输出分别进行一定时间的累积，累计时间一般几百毫秒以上，并除以毫秒个数之后的平均值作为后续牵引状态码相位与载波频率的初始值。开环估计之后，码相位误差减小到小于半个码片范围之内，载波频率误差减小到几十赫兹之内。
[0073]开环之后进入到牵引状态，牵引状态采用两次牵引。在两次牵引状态下，码环鉴别器采用似相干点积功率法，载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数，码环鉴别器更换为似相干点积功率法，可以加快失锁重捕获的速度，环路滤波器采用基于数字双线性变换积分器的方法，更加接近于模拟滤波器，对进入环路滤波器的信号滤波效果更好。码环采用载波环辅助二阶码环的形式，载波环采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的形式。第一次牵引首先采用环路带宽均为几十赫兹DLL+FLL的组合形式，大带宽的DLL+FLL对码相位与载波频率进行大动态范围牵引，状态切换采用N ms时间作为转移条件，如果时间达到N ms，则转入牵引状态2，其中N的选取依据经验根据实际测量得到。如果载噪比〈H且环路超过失锁容限，则环路重回捕获状态，其中H的大下根据实际经验与要求选取。第二次牵引采用环路带宽均为几赫兹的DLL+FLL的组合形式，较小带宽的DLL+FLL对码相位与载波频率进行更为精细的牵引，状态切换采用N ms时间作为转移条件，如果时间达到N ms,则转入跟踪状态，如果载噪比〈H且环路超过失锁容限，则环路重回捕获状态。
[0074]两次牵引之后，环路进入跟踪状态。在跟踪状态下，码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法，载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数鉴相器，以便得到更高的相位测量值。码环采用几赫兹的带宽，锁相环采用几十赫兹的带宽，跟踪状态采用DLL+PLL组合的方式进行更为精细的码相位与载波频率的估计，如果相位锁定且频率锁定，则环路进入good状态，否则如果载噪比〈H且环路超过失锁容限，则环路重回捕获状态，其中频率锁定与相位锁定门限G根据理论计算得到。在good状态下，码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法，载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数鉴相器，为了输出高精度的伪距与载波相位测量值，采用根据理论计算得到的合适带宽的DLL与FLL进行码相位与载波频率的跟踪，此时码环带宽的大小小于一赫兹，锁相环带宽的大小采用几十赫兹。如果锁定判决为相位频率失锁且载噪比>H，则转到跟踪状态，如果载噪比〈H且环路超过失锁容限，则环路重回捕获状态。在相位频率有效锁定的good状态下，启动比特同步。且比特同步之后，跟踪环的相干累积时间由Ims切换为M ms, M值的大小选取根据经验以及实际要求选择。跟踪环采用多毫秒的相干累积，进一步降低噪声，提高信号能量，使码相位测量值与载波相位测量值的精度得到进一步提高。
[0075]上述的技术方案可以进一步归纳为:捕获输出捕获所得的导航信号初始码相位与载波频率，码相位误差约为半个码片，载波频率误差约为几百赫兹。捕获结果送入开环状态，开环部分由码跟踪环与载波锁频环组成，码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法，载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数，码环鉴别器与载波锁频环鉴别器的输出分别经过一段预设时间的累积并作平均，结果送入牵引状态I。开环估计之后，码相位误差减小到小于半个码片范围之内，载波多普勒误差减小到几十赫兹之内。
[0076]在两次牵引状态下，码环鉴别器采用似相干点积功率法，载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数，码环采用载波环辅助二阶码环的形式，载波环采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的形式。
[0077]第一次牵引首先采用环路带宽均为几十赫兹DLL+FLL的组合形式，状态切换采用N ms时间作为转移条件，如果时间达到N ms，则转入牵引状态2。如果载噪比〈H且环路超过失锁容限，则环路重回捕获状态。第二次牵引采用环路带宽均为几赫兹的DLL+FLL的组合形式，状态切换采用N ms时间作为转移条件，如果时间达到N ms，则转入跟踪状态，如果载噪比〈H且环路超过失锁容限，则环路重回捕获状态。
[0078]牵引成功之后，环路进入跟踪状态。在跟踪状态下，码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法，载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数鉴相器。码环采用几赫兹的带宽，锁相环采用几十赫兹的带宽，如果相位锁定且频率锁定，则环路进入good状态，否则如果载噪比〈H且环路超过失锁容限，则环路重回捕获状态。在good状态下，码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法，载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数鉴相器，为了输出高精度的伪距与载波相位测量值，采用DLL+PLL进行码相位与载波频率的跟踪，此时码环带宽的大小采用零点几赫兹，锁相环带宽的大小采用几十赫兹。如果锁定判决为相位频率失锁且载噪比>H，则转到跟踪状态，如果载噪比〈H且环路超过失锁容限，则环路重回捕获状态。在相位频率有效锁定的good状态下，启动比特同步。且比特同步之后，跟踪环的相干累积时间由Ims切换为M mso
[0079]采用了该发明中的导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统及方法，输出的原始伪距观测量质量、原始载波相位观测量质量稳定、精度高，以供导航接收机后续差分解算之用，伪距测量值精度达厘米级、载波相位测量值精度达毫米级，且有助于降低环路计算量，降低环路对硬件资源的消耗，该基带跟踪方法适用于本公司所有的基带核心板卡的跟踪环路部分，也可以应用于市面上相同类型的卫星导航系统接收机，具有更广泛的应用范围。
[0080]在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
【权利要求】
1.一种导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统，其特征在于，所述的系统包括: 鉴别器，用以分别在依次进行的开环状态、牵引状态、跟踪状态和Good状态中对输入信号进行鉴相或鉴频，在开环状态中所述的输入信号为从基带捕获的信号，在牵引状态、跟踪状态和Good状态中，所述的输入信号为前一状态中数字控制振荡器的输出信号； 环路滤波器，用以分别对所述的鉴别器输出的结果进行滤波； 数字控制振荡器，用以分别将环路滤波器的输出信号的载波频率调整为与捕获信号的载波频率一致或将环路滤波器的输出信号的码相位调整为与捕获信号的码相位一致。
2.根据权利要求1所述的导航接收机中实现高精度基带跟踪的系统，其特征在于，所述的鉴别器包括: 码环鉴别器，用以对输入信号在开环状态中采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相、在牵引状态中米用似相干点积功率法进彳丁鉴相以及在跟踪状态中和Good状态中米用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相； 载波锁频环鉴别器，用以对输入信号在开环状态中和牵引状态中采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频以及在跟踪状态中和Good状态中采用二象限反正切函数进行鉴相。
3.一种基于权利要求1所述的系统于导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: (1)在开环状态中，从基带捕获的信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整； (2)在牵引状态中，将开环状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整； (3)在跟踪状态中，将牵引状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整； (4)在Good状态中，将跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频、环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整。
4.根据权利要求3所述的导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的在开环状态中，从基带捕获的信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为: 开环状态中，对从基带捕获的信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频。
5.根据权利要求3所述的导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的在牵引状态中，将开环状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为: 牵引状态中，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频。
6.根据权利要求5所述的导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的牵引状态中，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频，包括以下步骤: (2-1)在第一次牵引状态下，对开环状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频； (2-2)第一次牵引使用DLL+FLL的组合形式环路带宽对码相位和载波频率进行大动态范围牵引，如果状态切换时间达到系统预设第一牵引时间，则继续步骤(2-3)，否则重新捕获输入信号； (2-3)第二次牵引状态下，对第一次牵引状态下数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用似相干点积功率法进行鉴相，或使用载波锁频环鉴别器采用基于叉积点积的四象限反正切函数进行鉴频； (2-4)第二次牵引使用DLL+FLL的组合形式环路带宽对码相位和载波频率进行小动态范围牵引，如果第二次牵引状态下载噪比小于系统预设值且超过失锁容忍，则重新捕获输入信号，否则将鉴别器的输出信号经环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，然后继续步骤(3)。
7.根据权利要求3所述的导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的在跟踪状态中，将牵引状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为: 跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相。
8.根据权利要求7所述的导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相，包括以下步骤: (3-1)跟踪状态中，对牵引状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相； (3-2)如果载噪比小于系统预设值且超过失锁容忍，则重新捕获输入信号，否则将鉴别器的输出信号经环路滤波器滤波后由所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，然后继续步骤(4)。
9.根据权利要求3所述的导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的在Good状态中，将跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号经所述的鉴别器鉴相或鉴频，具体为: Good状态中，对跟踪状态中数字控制振荡器的输出信号使用码环鉴别器采用归一化非相干超前减滞后幅值法进行鉴相，或使用载波锁相环鉴别器采用二象限反正切函数进行鉴相。
10.根据权利要求3所述的导航接收机中实现高精度基带跟踪的方法，其特征在于，所述的数字控制振荡器进行载波频率调整或码相位调整，具体为: 所述的数字控制振荡器分别将环路滤波器的输出信号的载波频率调整为与捕获信号的载波频率一致或将环路滤波器的输出信号的码相位调整为与捕获信号的码相位一致。
【文档编号】G01S19/29GK104502928SQ201510006162
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月7日 优先权日:2015年1月7日
【发明者】张兵, 王超 申请人:上海华测导航技术有限公司