一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法及裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法及裝置，引導(dǎo)跟蹤包括：天線：用于接收不同頻點的射頻信號；L1頻點射頻通道：用于將L1頻點的射頻信號下變頻到中頻信號；L1頻點捕獲模塊：用于將L5頻點的射頻信號下變頻到中頻信號；L1頻點捕獲模塊：用于對L1頻點信號進行捕獲，得到L1頻點的碼相位和多普勒；L1跟蹤模塊：用于進行L1頻點信號的引導(dǎo)跟蹤；L5跟蹤模塊：用于進行L5頻點信號的引導(dǎo)跟蹤。本發(fā)明專利技術(shù)可以適用于硬件接收機，軟件接收機多種環(huán)境下的在線或離線設(shè)置，不需要考慮多頻點間的時鐘嚴格同步性，具有很強的通用性。

Method and device for fast guiding and tracking multi frequency satellite navigation receiver

The invention discloses a multi frequency satellite navigation receiver fast guiding method and device for tracking, tracking guide includes an antenna for receiving radio signals of different frequency points; L1 frequency: RF channel for the RF signal L1 frequency point conversion to an intermediate frequency signal; L1 frequency for the RF signal capture module: L5 the frequency conversion to an intermediate frequency signal; L1 frequency capture module for L1 frequency signal capture, L1 code phase and Doppler frequency; L1 tracking module: for L1 frequency signal guidance tracking; tracking module for L5: L5 frequency signal tracking guidance. The invention can be applied to the hardware receiver and the on-line or off-line setting of the software receiver in various environments, and the synchronization of the clock between the plurality of frequency points is not required, and the utility model has strong versatility.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及多頻高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，特別是一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法及裝置。
技術(shù)介紹
目前，衛(wèi)星導(dǎo)航多頻接收機普遍對同一顆衛(wèi)星的多個頻點信號單獨進行捕獲、跟蹤以及電文譯碼。由于捕獲模塊是串行工作的，同一顆衛(wèi)星的多個頻點信號需要輪流占用捕獲模塊進行信號捕獲，導(dǎo)致處理時間較長，且捕獲模塊需要兼容多個頻點，實現(xiàn)復(fù)雜度較高。針對并行快速多頻接收機，存在一種快速引導(dǎo)跟蹤裝置，通過捕獲一顆衛(wèi)星上的某一個頻點，將捕獲頻點的多普勒頻移換算到其他頻點的多普勒頻移，同時將捕獲頻點的初始碼相位直接設(shè)置為其他衛(wèi)星的初始碼相位，對該衛(wèi)星其他頻點進行引導(dǎo)跟蹤。然而，由于同一顆衛(wèi)星不同頻點的擴頻碼速率不同，導(dǎo)致捕獲轉(zhuǎn)引導(dǎo)跟蹤時，碼相位偏移量不同。以捕獲L1頻點引導(dǎo)L5頻點跟蹤為例，L1頻點的碼速率為1.023MHz，L5頻點的碼速率為10.23MHz。由于L1頻點的捕獲模塊會產(chǎn)生1-2個碼片的偏移，此偏移會通過L1頻點的引導(dǎo)跟蹤模塊進行修正。然而此1-2個碼片的碼相位偏移會導(dǎo)致L5頻點10-20個碼片的碼相位偏移，使得無法正確跟蹤L5頻點，進而導(dǎo)致此快速引導(dǎo)跟蹤裝置失效。特別地，即使將L5頻點的初始碼相位在L1初始相位的基礎(chǔ)上預(yù)設(shè)一個固定偏移，也無法保證L5頻點順利跟蹤。這是因為，不同時間、不同衛(wèi)星、不同環(huán)境下的捕獲模塊產(chǎn)生的碼相位偏移也不同，因此通過對L5碼相位進行提前偏移有著一定的局限性。其次，另一種方案提出可以將L1頻點跟蹤鎖定后的準確相位信息作為L5頻點的初始相位信息進行引導(dǎo)跟蹤。然而，由于要保證L1和L5跟蹤模塊的同步性，需要在電路時序圖上精確設(shè)計，可適用范圍也存在一定的局限性。并且通過利用L1頻點的跟蹤鎖定信息再去引導(dǎo)跟蹤L5模塊，會導(dǎo)致L1和L5頻點存在一定的時延，此時延對于后續(xù)的多衛(wèi)星多頻點定位造成很大的不確定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法及裝置。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法，包括以下步驟：1)通過射頻通道分別將不同頻點的射頻信號下變頻到中頻信號，L1頻點和L5頻點的中頻信號接收通道同步打開，進行同步數(shù)據(jù)接收；2)對L1頻點信號進行捕獲，得到L1頻點的碼相位和多普勒；3)生成L1和L5頻點信號的本地偽碼，等待L1頻點和L5頻點信號啟動跟蹤；4)在L1頻點信號被捕獲成功后，利用L1頻點信號的多普勒值乘以L5頻點頻率值，再除以L1頻點頻率值作為L5頻點信號的多普勒值fd5，即：fd5＝fd1*f5/1；其中f5為L5頻點的射頻中心頻率，f1為L1頻點的射頻中心頻率，fd1為L1頻點的多普勒值；5)將L1頻點信號的初始碼相位作為L5頻點信號的初始碼相位，設(shè)為CUR；6)將L1頻點的初始多普勒值fd1和初始碼相位值CUR，作為L1跟蹤模塊的輸入?yún)?shù)進行引導(dǎo)跟蹤；與此同時，將L5頻點信號的初始多普勒值fd5和初始碼相位值CUR作為L5跟蹤模塊的輸入?yún)?shù)進行引導(dǎo)跟蹤。L1頻點信號的引導(dǎo)跟蹤過程包括：進行二級相關(guān)器累加積分運算，每一級相關(guān)器有8個相關(guān)器；利用第一級相關(guān)器作為引導(dǎo)過程，以L1頻點的碼相位作為準時通道，以準時通道為基準，二分之一個碼片為相關(guān)器間隔，組成8個寬相關(guān)器，選取累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器，若此最大值超過其他7個累加包絡(luò)值的平均值的兩倍，則開始進入跟蹤過程，并將該累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器通道位置作為第二級相關(guān)器準時通道，八分之一個碼片為相關(guān)器間隔，包括該準時通道本身，組成8個窄相關(guān)器；最后，采用載波環(huán)和碼環(huán)鑒相方法對此8個窄相關(guān)器積分累加值進行運算，不斷調(diào)整載波相位的位置和8個窄相關(guān)器的位置，實現(xiàn)L1的頻率信號跟蹤和鎖定。L5頻點信號的引導(dǎo)跟蹤過程包括以下步驟：1)進行三級相關(guān)器累加積分運算，每一級相關(guān)器有8個相關(guān)器，其中第一級相關(guān)器自適應(yīng)可變位置，利用第一級相關(guān)器作為引導(dǎo)過程，以L1頻點的碼相位作為準時通道，以準時通道為基準，2個碼片為相關(guān)器間隔，組成8個寬相關(guān)器，即第二級寬相關(guān)器；寬相關(guān)器的最大級數(shù)MAX_COR和計數(shù)器COUNT清零；2)選取8個相關(guān)器中累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器，若此最大值超過其他7個累加包絡(luò)值的平均值的兩倍，將該累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器通道位置作為下一級相關(guān)器準時通道，并開始進入下一級跟蹤過程，跳入步驟4)；若8個寬相關(guān)器沒有一個相關(guān)器的累加包絡(luò)值超過預(yù)設(shè)的門限值，則計數(shù)器COUNT的值加1，進入步驟4)；3)若COUNT>MAX_COR，則判定L5無法引導(dǎo)跟蹤，結(jié)束；若COUNT≤MAX_COR，則將準時通道調(diào)整為CUR*＝CUR-16，返回執(zhí)行步驟3)；4)調(diào)整第二級寬相關(guān)器的間隔為二分之一個碼片，以準時通道為基準，組成8個寬相關(guān)器，選取8個相關(guān)器中累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器作為下一級相關(guān)器準時通道，下一級相關(guān)器組為八分之一個碼片為相關(guān)器間隔，包括準時通道本身，組成第三級8個窄相關(guān)器；最后，通過采用載波環(huán)和碼環(huán)鑒相方法對此8個窄相關(guān)器積分累加值進行運算，不斷調(diào)整載波相位的位置和8個窄相關(guān)器的位置，實現(xiàn)L5的頻率信號跟蹤和鎖定。相應(yīng)的，本專利技術(shù)還提供了一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤裝置，包括：天線：用于接收不同頻點的射頻信號；L1頻點射頻通道：用于將L1頻點的射頻信號下變頻到中頻信號；L1頻點捕獲模塊：用于將L5頻點的射頻信號下變頻到中頻信號；L1頻點捕獲模塊：用于對L1頻點信號進行捕獲，得到L1頻點的碼相位和多普勒；L1跟蹤模塊：用于進行L1頻點信號的引導(dǎo)跟蹤；L5跟蹤模塊：用于進行L5頻點信號的引導(dǎo)跟蹤。所述L1跟蹤模塊包括：第一級相關(guān)器：包括8個寬相關(guān)器；所述8個寬相關(guān)器的組成過程包括：以捕獲模塊送入的初始碼相位作為準時通道，以準時通道為基準，二分之一個碼片為相關(guān)器間隔，組成8個寬相關(guān)器；第二級相關(guān)器：包括8個窄相關(guān)器；所述8個窄相關(guān)器的組成過程包括：當所述第一級相關(guān)器的8個寬相關(guān)器中有一個相關(guān)器的累加包絡(luò)值超過預(yù)設(shè)的門限值，則選取累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器作為準時通道，八分之一個碼片為相關(guān)器間隔，包括準時通道本身，組成8個窄相關(guān)器。所述L5跟蹤模塊包括：第一級相關(guān)器：包括8個相關(guān)器，且該8個相關(guān)器自適應(yīng)可變位置；第二級相關(guān)器：包括8個寬相關(guān)器；所述8個寬相關(guān)器的組成過程包括：以捕獲模塊送入的初始碼相位作為準時通道，以準時通道為基準，2個碼片為相關(guān)器間隔，組成8個寬相關(guān)器；第三級相關(guān)器：包括8個窄相關(guān)器；所述8個窄相關(guān)器的組成過程包括：調(diào)整第二級寬相關(guān)器的間隔為二分之一個碼片，以準時通道為基準，組成8個寬相關(guān)器，選取8個相關(guān)器中累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器作為下一級相關(guān)器準時通道，下一級相關(guān)器組為八分之一個碼片為相關(guān)器間隔，包括準時通道本身，組成第三級8個窄相關(guān)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)所具有的有益效果為：本專利技術(shù)通過自適應(yīng)增大相關(guān)器的間隔實時地找到相關(guān)峰的位置，進而實現(xiàn)精確快速引導(dǎo)跟蹤。本專利技術(shù)可以適用于硬件接收機，軟件接收機多種環(huán)境下的在線或離線設(shè)置，不需要考慮多頻點間的時鐘嚴格同步性，具有很強的通用性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2為本專利技術(shù)L1引導(dǎo)模塊原理圖；圖3為本專利技術(shù)L5引導(dǎo)模塊原理圖。具體實施方式本專利技術(shù)的裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：1)通過射頻通道分別將不同頻點的射頻信號下變頻到中頻信號，L1頻點和L5頻點的中頻信號接收通道同步打開，進行同步數(shù)據(jù)接收；2)對L1頻點信號進行捕獲，得到L1頻點的碼相位和多普勒；3)生成L1和L5頻點信號的本地偽碼，等待L1頻點和L5頻點信號啟動跟蹤；4)在L1頻點信號被捕獲成功后，利用L1頻點信號的多普勒值乘以L5頻點頻率值，再除以L1頻點頻率值作為L5頻點信號的多普勒值fd5，即：fd5＝fd1*f5/f1；其中f5為L5頻點的射頻中心頻率，fi為L1頻點的射頻中心頻率，fd1為L1頻點的多普勒值；5)將L1頻點信號的初始碼相位作為L5頻點信號的初始碼相位，設(shè)為CUR；6)將L1頻點的初始多普勒值fd1和初始碼相位值CUR，作為L1跟蹤模塊的輸入?yún)?shù)進行引導(dǎo)跟蹤；與此同時，將L5頻點信號的初始多普勒值fd5和初始碼相位值CUR作為L5跟蹤模塊的輸入?yún)?shù)進行引導(dǎo)跟蹤。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：1)通過射頻通道分別將不同頻點的射頻信號下變頻到中頻信號，L1頻點和L5頻點的中頻信號接收通道同步打開，進行同步數(shù)據(jù)接收；2)對L1頻點信號進行捕獲，得到L1頻點的碼相位和多普勒；3)生成L1和L5頻點信號的本地偽碼，等待L1頻點和L5頻點信號啟動跟蹤；4)在L1頻點信號被捕獲成功后，利用L1頻點信號的多普勒值乘以L5頻點頻率值，再除以L1頻點頻率值作為L5頻點信號的多普勒值fd5，即：fd5＝fd1*f5/f1；其中f5為L5頻點的射頻中心頻率，fi為L1頻點的射頻中心頻率，fd1為L1頻點的多普勒值；5)將L1頻點信號的初始碼相位作為L5頻點信號的初始碼相位，設(shè)為CUR；6)將L1頻點的初始多普勒值fd1和初始碼相位值CUR，作為L1跟蹤模塊的輸入?yún)?shù)進行引導(dǎo)跟蹤；與此同時，將L5頻點信號的初始多普勒值fd5和初始碼相位值CUR作為L5跟蹤模塊的輸入?yún)?shù)進行引導(dǎo)跟蹤。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法，其特征在于，L1頻點信號的引導(dǎo)跟蹤過程包括：進行二級相關(guān)器累加積分運算，每一級相關(guān)器有8個相關(guān)器；利用第一級相關(guān)器作為引導(dǎo)過程，以L1頻點的碼相位作為準時通道，以準時通道為基準，二分之一個碼片為相關(guān)器間隔，組成8個寬相關(guān)器，選取累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器，若此最大值超過其他7個累加包絡(luò)值的平均值的兩倍，則開始進入跟蹤過程，并將該累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器通道位置作為第二級相關(guān)器準時通道，八分之一個碼片為相關(guān)器間隔，包括該準時通道本身，組成8個窄相關(guān)器；最后，采用載波環(huán)和碼環(huán)鑒相方法對此8個窄相關(guān)器積分累加值進行運算，不斷調(diào)整載波相位的位置和8個窄相關(guān)器的位置，實現(xiàn)L1的頻率信號跟蹤和鎖定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收機快速引導(dǎo)跟蹤方法，其特征在于，L5頻點信號的引導(dǎo)跟蹤過程包括以下步驟：1)進行三級相關(guān)器累加積分運算，每一級相關(guān)器有8個相關(guān)器，其中第一級相關(guān)器自適應(yīng)可變位置，利用第一級相關(guān)器作為引導(dǎo)過程，以L1頻點的碼相位作為準時通道，以準時通道為基準，2個碼片為相關(guān)器間隔，組成8個寬相關(guān)器，即第二級寬相關(guān)器；寬相關(guān)器的最大級數(shù)MAX_COR和計數(shù)器COUNT清零；2)選取8個相關(guān)器中累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器，若此最大值超過其他7個累加包絡(luò)值的平均值的兩倍，將該累加包絡(luò)值最大的相關(guān)器通道位置作為下一級相關(guān)器準時通道，并開始進入下一級跟蹤過程，跳入步驟4)；若8個寬相關(guān)器沒有一個...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣云翔，鄭彬，劉蓉杰，向為，易文鑫，王文藝，朱增賢，張寧波，楊麗莎，
申請(專利權(quán))人：湖南北云科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南;43