第二代北斗接收机微弱信号跟踪的码环相位检测方法

第二代北斗接收机微弱信号跟踪的码环相位检测方法

【技术领域】

[0001]本发明涉及导航定位领域，尤其涉及第二代北斗接收机微弱信号跟踪的码环相位检测方法.

【背景技术】

[0002]北斗第二代卫星导航定位系统是我国正在开发的新一代卫星导航定位系统. 它由三部分组成: 太空卫星系统，地面运行控制系统和用户应用系统. 应用系统的用户是北斗第二代卫星导航系统的用户终端，每个用户都可以通过获得北斗第二代导航系统的导航，定位，速度测量和消息通信信息. 用户是一个庞大的群体，它们的性能直接影响北斗II号卫星导航系统的性能.

[0003]北斗第二代用户接收机的信号跟踪环路由载波环路和代码环路组成，用于跟踪接收信号中的载波和伪代码. 对于代码循环，载波将输入信号从本地前导信号中剥离. 将代码（早期），实时代码（提示）和滞后代码（后期）相乘并累加北斗接收机跟踪原理，以获得三个相关幅度E，P和L分别. 代码环鉴别器使用这些相关值来计算输入信号中的C / A代码与本地C / A代码（即时代码）之间的相位误差. 代码相位误差由代码环路滤波器过滤，并反馈给代码NC0，从而调整本地代码的相位，以匹配输入信号中的C / A代码. 的相位是一致的，因此代码环鉴别器的性能直接影响代码环的可靠性和稳定性.

[0004]用于码环相位检测的码环鉴别器的常用方法是: 归一化非相干铅减滞后幅度法，非相干铅负滞后功率法，相干点积功率法，相干点积功率方法. 其中，非相干超前和滞后功率方法仅适用于相干积分，跟踪灵敏度低；相干点乘积功率法和相干点乘积功率法的判别值存在一定误差，信号较弱时误码率较高. 它被采用；归一化的非相干超前减负幅度方法是线性的，因为它在代码相位误差涉及的范围内具有输入输出关系，这被认为是性能最好，使用最广泛的代码环鉴别器，如果本地代码（实时代码）对齐，则前导和滞后包络具有相同的幅度. 此时，代码环鉴别器输出的错误信号为零；如果本地代码未对齐，则前导和滞后包络不相等. 在相关时间段内，不等式的大小与代码相位误差的大小成正比. 归一化的非相干高级负滞后幅度法具有很高的精度，但是容易受到噪声干扰. 因为仅使用两个或三个振幅点，所以当代码间隔小时，牵引范围较小；当误差超过牵引范围时，则容易失锁，容易受到噪声的影响. 当码间隔较大时，虽然牵引范围较大，但由于相关值的能量较小，因此也容易受到噪声的影响，加上信号的动态变化，破坏了输入输出之间的线性关系. ，因此在低负载噪声比的情况下，环路将失去锁定. 当定位条件相对恶劣时，例如在城市峡谷，室内和森林中，由于建筑物，树叶等的阻塞和阻碍，当信号通过这些障碍物时，信号能量会损失很大一部分，在这种情况下，直接信号被完全阻塞，信号功率急剧下降，接收机很容易失锁并影响测量精度. 因此，在信号较弱的情况下，提高代码环鉴别器的鲁棒性使其能够抵抗强噪声干扰，增强跟踪能力已成为提高接收机性能的主要目标.

[发明内容]

[p] [0005]为了提高弱信号跟踪条件下码环的鲁棒性并提高跟踪灵敏度，本发明提出了一种北斗第二代接收机弱信号跟踪的码环相位检测方法. ，可以保证较大的牵引范围，可以确保强大的抗干扰能力.

[0006]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:

[0007]本发明公开了一种用于第二代北斗接收机的微弱信号跟踪的码环相位检测方法，包括以下步骤:

[0008] S1: 对输入信号进行载波剥离；

[0009] S2: 判断输入信号是否为微弱信号，如果是，则执行步骤S3;

[0010] S3: 在与采样点间隔相对应的码片间隔处生成多组本地码，并在步骤S1中进行载波剥离后，对多组本地码中的任意多组进行信号剥离，并执行对预设长度进行积分，求出振幅，得到对应的多码自相关函数的样本值；

[0011] S4: 对多个码的自相关函数的样本值进行滤波以获得多个滤波后的码的自相关函数的样本值；

[0012] S5: 根据与多个滤波后的代码的自相关函数的采样值的峰值位置对应的码片位置，获得代码的相位误差值.

[0013]在另一种解决方案中，步骤S2进一步包括: 当跟踪卫星下的输入信号的载噪比低于预设阈值时，确定输入信号为微弱信号.

[0014]在另一个解决方案中，步骤S3具体包括:

[0015] S31: 在与采样点间隔相对应的码片间隔处生成A + 1组本地代码，并且在A + 1组本地代码中任意

?， d是输入信号f的采样频率. 第二代北斗的代码频率；

[0016] S32: 在步骤S1中从载波剥离之后的信号中分离出N + 1组本地代码，执行预设长度的积分，并对积分值取模，以获得N + 1个代码的自相关. 函数的值.

[0017]在另一解决方案中，在步骤S31中，与N + 1组本地代码相对应的代码相位为A + 1组代码相位中的任意N + 1组，其中A + 1组为代码阶段是:

. 其中τ是与本地代码中的即时代码相对应的代码相位，το是与采样点间隔相对应的码片.

[0018]在另一个解决方案中，在步骤S32中集成在第i段中的代码的自相关函数的样本值为:

其中I（n）和Q（n）是第n个组的本地代码被剥离后集成的I分支和Q分支的值.

[0019]在另一解决方案中，步骤S4具体包括对N + 1个码的自相关函数的样本值进行滤波，以获得N + 1个滤波后的码的自相关函数的样本值，其中，获取自相关+1个过滤代码的功能

[0020]在另一解决方案中，步骤S5具体包括在N + 1个滤波后的代码的自相关函数的样本值R（η）中找到与最大值相对应的码片位置

从码片位置开始，当前代码相位误差值7 =-τ〇是对应于采样点间隔的码片.

[0021]在进一步的解决方案中，步骤S4具体包括: 对多个码的自相关函数的样本值进行M段平滑滤波，以获得多个滤波后的自相关函数的样本值代码，其中〇<Μ*预设长度

[0022]在进一步的解决方案中，所述码环相位鉴别方法还包括步骤S6: 将所述码的相位误差值发送至所述环路滤波器.

[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是: 根据本发明，提出了一种用于第二代北斗接收机的弱信号跟踪的码环的相位检测方法. 码的相关函数的特征，根据与采样点间隔相对应的码片间隔进行多个采样，并且基于峰值的位置信息而不是振幅来执行码环相位检测. 与传统的编码环相位检测方法相比，优点是用于弱信号. 在这种情况下，峰值能量较高，峰值搜索范围较大，抗干扰能力较强，编码的相位检测结果误差较小，即保证较大的牵引范围以及强大的抗干扰能力，使跟踪环路更加稳定，可以大大提高跟踪灵敏度和弱信号跟踪的稳定性.

[0024]在另一解决方案中，本发明将常用的码环鉴别器与高密度码相关函数采样点而不是仅使用两个或三个码相关幅度进行比较，并执行平滑滤波，以进一步去除噪声并进一步提高抗干扰能力.

[图纸说明]

[0025]图. 图1是根据本发明实施例的第二代北斗接收机的弱信号跟踪的码环相位检测方法的流程图；

[0026]图. 图2是根据本发明优选实施例的用于第二代北斗接收机的弱信号跟踪的码环相位检测方法的流程图；

[0027]图. 图3是分别通过本发明的方法和现有技术的方法对功率为_150dBm的输入信号的码环相位检测结果的比较图.

[0028]图. 图4是分别使用本发明的方法和_150 dBm的功率对输入信号的_150 dBm功率的输入环的码环相位检测方法引起的跟踪码频率误差的性能比较图.

[具体实现]

[0029]下面将结合附图并结合优选实施例进一步描述本发明.

[0030]如图p所示，参照图1，根据本发明实施例的北斗第二代接收机的弱信号跟踪的码环相位检测方法，包括以下步骤:

[0031] S1: 对输入信号进行载波剥离；

[0032] S2: 判断输入信号是否为微弱信号，如果是，则执行步骤S3;

[0033] S3: 在与采样点间隔相对应的码片间隔处生成多组本地代码，采用多组本地代码中的任意多组在步骤S1中进行载波剥离后对信号进行剥离，并执行对预设长度进行积分，求出振幅，得到对应的多码自相关函数的样本值；

[0034] S4: 对多个码的自相关函数的样本值进行滤波以获得多个滤波后的码的自相关函数的样本值；

[0035] S5: 根据多个滤波码的自相关函数的采样值的峰值位置所对应的码片位置，得到码的相位误差值.

[0036]在另一实施例中，步骤S2具体还包括: 当跟踪卫星下的输入信号的载噪比低于预设阈值时，确定输入信号为微弱信号.

[0037]在另一个实施例中，步骤S3具体包括:

[0038] S31: 在与采样点间隔相对应的码片间隔处生成A + 1组本地代码，并且选择A + 1组本地代码中的任何一个

fs是输入信号f的采样频率. 第二代北斗的代码频率；

[0039] S32: 在步骤S1中从载波剥离之后的信号中分离出N + 1组本地代码，执行预设长度的积分，并对积分值取模，以获得N + 1个代码的自相关. 函数的值.

[0040]其中: 步骤S31中与N + 1组本地码对应的码相位为A + 1组码相位中的任意N + 1组，其中北斗接收机跟踪原理，A + 1组码相位为分别

其中，τ是与本地代码中的即时代码相对应的代码相位，τ〇是与采样点间隔相对应的码片.

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