CN102016621B

CN102016621B - 用于互相关毛刺减轻的装置和方法

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Publication number: CN102016621B
Application number: CN200980116596.9A
Authority: CN
Inventors: R·阿迈德; J·吴; E·M·西米克; D·G·法默
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: JP5714483B2; TW201003102A; WO2010019302A3; US8022869B2; CN102016621A; EP2304457A2; JP2014098708A; JP2011522253A; WO2010019302A2; KR101187620B1; US20090295631A1; KR20110014678A

Abstract

一种用于互相关毛刺减轻的装置和方法，包括：从多个峰值测量中选取具有第一载波噪声密度估计和第一多普勒偏移测量的第一峰值测量以及具有第二载波噪声密度估计和第二多普勒偏移测量的第二峰值测量以形成对；基于第一载波噪声密度估计和第二载波噪声密度估计来计算载波噪声密度差；基于第一多普勒偏移测量和第二多普勒偏移测量来计算多普勒差；将载波噪声密度差与载波噪声密度阈值作对比；以及将多普勒差与至少一个多普勒阈值作对比。

Description

用于互相关毛刺减轻的装置和方法

I.领域

本公开一般涉及用于互相关毛刺减轻的装置和方法。更具体地，本公开涉及减轻GNSS接收机中的卫星信号干扰。

II.援引

授予Roh的题为“Cross-Correlation Mitigation Method and Apparatus ForUse In A Global Positioning System Receiver(用于全球定位系统接收机中的互相关减轻方法和装置)”的美国专利No.7,209,076由此通过援引纳入本专利说明书中。

背景

全球卫星导航系统(GNSS)接收机通过计算从多个GNSS环地轨道卫星和/或伪卫星(在本文中统称为“GNSS源”)同时发射的测距信号的相对抵达时间(TOA)来确定位置。GNSS源除发射测距信号之外还发射时基和卫星轨道(例如，星历)数据。如本文所描述的，GNSS源可包括美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯Glonass系统、欧洲Galileo(伽利略)系统、任何使用来自卫星系统的组合的卫星的系统、或任何在将来开发的卫星系统(统称为“SPS”或即“卫星定位系统”)。此外，一些定位系统利用伪卫星或卫星与伪卫星的组合。伪卫星是基于地面的发射机，其广播在可与SPS所提供的时间同步的载波信号上调制的诸如PN码(类似于GPS或CDMA蜂窝信号)的测距码。伪卫星在其中不能从轨道卫星得到SPS信号的情形中是有用的。在本文中述及的GNSS源包括SPS、伪卫星或其组合。

GNSS接收机确定距各个GNSS源的伪距并使用计算出的伪距、时基和星历数据来计算接收机的位置。伪距是测得的接收自每个GNSS源的信号与本地基准函数之间的时延(亦称为码相)值。对GNSS源信号的捕获会花费达若干分钟，且必须使用足够强的收到信号来实现以达成低差错率。

每个GNSS源发射由其相位被用来提供定位应用所需的时间(以及由此的距离)准确度的码所调制的RF信号。在一些系统中，伪随机噪声(PN)测距码对于每个GNSS源(例如，美国GPS系统)而言是唯一的，而在其他系统中使用公共码但是载波频率对于GNSS源而言是唯一的(例如，俄罗斯Glonass系统)。另外，RF信号也被导航数据消息调制。在一个示例中，GPS源在相同时间下使用相同载波频率发射。因此，GNSS接收机通过众所周知的码分多址(CDMA)技术来将每个GNSS源信号区分开。PN码被选择成彼此几乎正交(不相关)。处于描述而非限制的目的，以下描述主要集中在CDMA卫星系统。

为了确定GNSS接收机的位置信息，需要信号的发射与信号在接收机处的接收之间的时间。时间差可通过(例如)解调导航消息的数据流以及使用帧和比特同步来部分地确定，同时收到信号的PN码相偏移量被用来更精确地确定时间。对特定卫星的码相偏移量的初始确定被称为对该卫星的捕获。

通常，为了捕获并跟踪与若干其他GNSS源共同可见的合意GNSS源，GNSS接收机可复制唯一性PN码和包括多普勒偏移的载波信号以生成两维基准函数。GNSS接收机随后可将收到信号(其为GNSS接收机收到的众多GNSS源信号的合成)与两维基准函数相关以得到以时延和多普勒偏移为索引的两维相关函数。当基准函数的时延和多普勒偏移与传入PN码的时延和合意信号(从收到信号中提取的)的多普勒偏移相匹配时，出现最大相关。继捕获之后，GNSS接收机通过连续调节时延和多普勒偏移(其随接收机与卫星之间的相对速度的不同而变化)来保持对合意信号的跟踪。

通常，从不同GNSS源传送的信号彼此并不显著地干扰，因为它们使用唯一性PN码(彼此几乎正交)和/或唯一性载波频率。干扰水平取决于收到信号的相对振幅。在一些状况下，GNSS源发射的一个或多个信号可相对于其他GNSS源发射的信号衰减。强GNSS信号的存在产生干扰，这种干扰会降低跟踪较弱GNSS信号的能力。

在一个示例中，当在相对于合意GNSS源的搜索频率的特定频率上接收到干扰GNSS源时，生成互相关毛刺(将一个PN码与另一PN码进行相关时的寄生极大值，其可能被错误地声明为真自相关峰值并可能由此导致假捕获)。在一个示例中，由于GPS卫星的C/A(粗略/捕获)PN码具有1ms的周期，因此当干扰GPS卫星与合意源之间的多普勒差是1kHz(PN码周期的倒数)的倍数时，发生最显著的互相关极大值。另外，在其他频率处有较弱的互相关毛刺。例如在特定多普勒差和/或天线增益状况下，这些互相关可导致假捕获。在一个示例中，与处于高仰角下的干扰源相比，合意源可能处于低仰角，可能遭遇多径损耗，具有更大的大气损耗和/或在更低的天线增益下接收到。在此示例中，合意基准信号与不合意信号(来自干扰源)之间的相对互相关极大值可能相对较高，这导致假捕获(即，接收机可能确定其已捕获到卫星A，而此时在相关函数中产生寄生峰值的收到信号却是来自卫星B)。作为这些寄生互相关极大值的后果，GNSS接收机可错误地捕获随后不能被跟踪的不合意信号，这通常导致不正确的位置锁定。

概述

公开了一种用于互相关毛刺减轻的装置和方法。根据一个方面，一种用于互相关毛刺减轻的方法，包括：从多个峰值测量中选取具有第一载波噪声密度估计和第一多普勒偏移测量的第一峰值测量以及具有第二载波噪声密度估计和第二多普勒偏移测量的第二峰值测量以形成对；基于第一载波噪声密度估计和第二载波噪声密度估计来计算载波噪声密度差；基于第一多普勒偏移测量和第二多普勒偏移测量来计算多普勒差；将载波噪声密度差与载波噪声密度阈值作对比；以及将多普勒差与至少一个多普勒阈值作对比。

根据另一方面，一种GNSS接收机包括用于对多个峰值测量执行互相关测试的数字信号处理器，其中该数字信号处理器包括用于执行以下操作的处理单元：从多个峰值测量中选取具有第一载波噪声密度估计和第一多普勒偏移测量的第一峰值测量以及具有第二载波噪声密度估计和第二多普勒偏移测量的第二峰值测量以形成对；基于第一载波噪声密度估计和第二载波噪声密度估计来计算载波噪声密度差；基于第一多普勒偏移测量和第二多普勒偏移测量来计算多普勒差；将载波噪声密度差与载波噪声密度阈值作对比；以及将多普勒差与至少一个多普勒阈值作对比。在一个方面，GNSS接收机是GPS接收机。

根据另一方面，一种包括存储在其上的程序代码的计算机可读介质，包括：用于从多个峰值测量中选取具有第一载波噪声密度估计和第一多普勒偏移测量的第一峰值测量以及具有第二载波噪声密度估计和第二多普勒偏移测量的第二峰值测量以形成对的程序代码；用于基于第一载波噪声密度估计和第二载波噪声密度估计来计算载波噪声密度差的程序代码；用于基于第一多普勒偏移测量和第二多普勒偏移测量来计算多普勒差的程序代码；用于将载波噪声密度差与载波噪声密度阈值作对比的程序代码；以及用于将多普勒差与至少一个多普勒阈值作对比的程序代码。

应当理解，对于本领域技术人员而言，根据以下详细描述，其它方面将变得显而易见，其中示出了描述各个方面作为例示。附图和详细描述应当被认为是示例性的而非限制性的。

附图简述

图1图解了示例性GNSS系统。

图2图解了GNSS接收机的示例性框图。

图3图解了用于减轻GNSS接收机中的互相关毛刺的互相关测试的示例性流程图。

详细描述

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本公开的各个方面的描述，而无意表示仅可实践本公开的方面。本公开中描述的每个方面仅作为本公开的示例或例示来提供，并且不应当一定要解释成优于或胜于其它方面。详细描述包括为了提供对本公开的透彻了解的具体细节。然而，对于本领域技术人员而言，本公开无需这些特定细节也可实现是显而易见的。在一些实例中，众所周知的结构和设备以框图形式示出以避免模糊本公开的概念。首字母缩略词和其它描述性术语仅出于方便和清晰的目的而被使用，且无意限制本公开的范围。

本文所描述的各个示例性逻辑块、模块和电路可用一个或多个处理器实现或执行。处理器可以是诸如微处理器的通用处理器、诸如数字信号处理器(DSP)的专用处理器、或能够支持软件的任何其它硬件平台。软件应当被宽泛地解释成表示指令、数据结构或程序代码的任何组合，无论引用软件、硬件、中间件、微代码或任何其它术语来述及皆是如此。替换地，处理器可以是专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、状态机、分立硬件组件的组合、或其任意组合。本文所描述的各个示例性逻辑块、模块和电路还可包括用于存储软件的计算机可读介质。计算机可读介质还可包括一个或多个存储设备、传输线、或其他物理介质。

GNSS接收机系统

图1图解了示例性GNSS系统100，该系统包括用于通过GNSS天线103从多个GNSS源104、105、106、107接收多个收到信号的GNSS接收机102。通常，为了确定GNSS接收机102的三维位置以及求解GNSS接收机时钟偏差，至少需要四个GNSS源。然而，本领域技术人员将理解，可见GNSS源的数目可能比图1中例示的四个多或少。在接收收到信号之后，GNSS接收机102处理收到信号以得到位置估计。

图2图解了GNSS接收机200的示例性框图。图2示出了接收机的具体实现并描述处理CDMA卫星信号的示例。其他实现是可能的；例如，接收机还可处理频分复用信号(诸如GLONASS)，并且可不同地执行处理(例如，下变频和处理可被不同地执行)。所例示的GNSS接收机200包括以下组件：GNSS天线202、前置滤波器/前置放大器204、频率变换器206、频率基准单元208、模数(A/D)转换器210、数字信号处理器(DSP)212、导航处理器214和控制/显示单元216。GNSS源104、105、106、107所传送的RF(CDMA)信号被GNSS天线202接收并输入到前置滤波器/前置放大器204以供宽带频率选择和低噪声放大，从而产生经滤波CDMA信号205。经滤波CDMA信号205随后被输入频率变换器206以降低中心频率并产生下变频CDMA信号207。下变频CDMA信号207被输入A/D转换器210以产生数字化CDMA信号211。数字化CDMA信号211随后被输入DSP 212。DSP 212包含N个并行信号处理通道，以同时跟踪至多来自N个GNSS源的载波频率和PN码。DSP 212将数字化CDMA信号211与基准函数相关以生成峰值测量。本领域技术人员应理解，数量N可以是任何对于特定应用或系统而言可行的数目。每个信号处理通道包含PN码环路和载波相位跟踪环路，这些环路执行PN码和载波相位测量以及导航消息数据解调。在一个方面，每个信号处理通道产生与GNSS源和GNSS接收机相对距离有关的伪距测量212a。在另一方面，每个信号处理通道产生与GNSS源和GNSS接收机相对速度有关的多普勒偏移测量212b。伪距测量212a、多普勒偏移测量212b和经解调导航消息数据212c随后被输入导航处理器214。导航处理器214接受伪距测量212a、多普勒偏移测量212b和经解调导航消息数据212c，并产生位置估计215。位置估计215随后被输入到控制/显示单元216以向用户显示。另外，GNSS接收机200包括频率基准单元208，后者为频率变换器206生成频率基准、为A/D转换器210生成采样时钟、以及为DSP 212生成数字时基信号。

在一个方面，GNSS接收机200在DSP 212中包括多个相关器222，诸如数字相关器或匹配滤波器。数字相关器被匹配于每个GNSS源所发射的每个RF信号的唯一性PN码，并被用于在各个GNSS源所发射的多个同时存在的RF信号当中作出区分。

在一个方面，控制/显示单元216提供GNSS接收机200与用户之间的人类用户接口。控制/显示单元216准许操作者的数据输入、显示状态和导航方案参数并准许访问数个导航函数。在一个方面，控制/显示单元216提供由导航处理器214计算的位置估计215。在一个方面，控制/显示单元216被耦合至外部输入/输出设备(未示出)——诸如但不限于通信收发机，以将经处理的数据传送给远程处理器或用户。

在一个方面，频率基准单元208接受来自导航处理器214或其他处理器的时基校正以校正频率误差。在一个方面，在DSP 212内执行时基校正。

如以上所述的，本领域技术人员将理解，图2中所示的组件仅作为示例示出，且GNSS接收机可包括比图2中所示的更少的组件，但仍落在本公开的精神和范围内。类似地，GNSS接收机可包括未在图2中示出的附加组件，或者GNSS接收机可包括图2中所示的组件中的一些以及未在图2中示出的一些其他组件，但仍落在本公开的精神和范围内。在一个示例中，GNSS接收机200可包括处理器单元213。在图2中例示的示例中，处理器单元213是数字信号处理器212的部分。在一些实现中，处理器单元213是与数字信号处理器212分开的组件。处理器单元213可提供对GNSS接收机的整体控制和管理功能。在一个方面，处理器单元213包括中央处理单元(CPU)、存储器和相关联的软件。在一个方面，GNSS接收机是GPS接收机。

GNSS信号格式

每个收到信号(由GNSS接收机接收的)可被表示为以下形式：

其中A_k为来自GNSS源k的信号振幅；P_k为GNSS源k的PN码；M_k为GNSS源k的导航消息数据；f_k为载波频率；

为载波相位，d为可被解释为抵达时间的时延，R_k为归因于GNSS源k的多普勒效应的码片率的频率偏移(称为多普勒偏移)。通过特定数学最优化技术来选择获得低互相关特性的PN码P_k。在一个方面，PN码P_k被选择成具有低互相关特性的Gold码。

在一个方面，尽管所有GNSS源在相同频率下发射其RF信号(由于使用原子基准频率)，但是GNSS接收机200所见的载波频率f_k可能因不同的多普勒偏移而不同。多普勒偏移还使得PN码具有略为不同的码片率，如式(1)中的参数R_k所指示的。在一个方面，GNSS源是GPS源，而GNSS接收机是GPS接收机。诸GNSS源的多普勒偏移通常在特定时间上全都不同，且一特定GNSS源的多普勒偏移随时间而变化。

相关处理

GNSS接收机200通过将收到信号与本地基准函数f(t)＝P_k(t)相关来确定合意信号的抵达时间。例如，假定上式(1)的载波频率f_k已知(或被正确估计)，则式(1)的f_k可被设为零。在不存在噪声时，如果将G_k乘以本地基准P_k(t-s，0)(假定R_k很小)，且随后在使得m_k不变的若干PN帧的时段上积分，则结果为下式(2)：

其中本地基准函数具有关于公共时间原点的相对时延s。实际上，相关处理通过将s设成不同假言时延来执行式(2)中的积分。如果本地基准函数在时延上与合意信号对准，则s＝d，且式(2)中的被积函数被最大化以得到r_kk(d，s，R_k)的最大合意相关值。如果s不等于d，则被积函数未被最大化，且以伪随机的方式在零附近变动。在其中T＝N T_c(其中T_c为PN码的码片持续时间且N为整数)的情形中，当s＝d时，式(2)简化成

捕获处理可通过就不同时延假言s执行式(2)的相关操作来确定合意信号的抵达时间。产生最大合意相关输出的时延值s＝d是对合意信号抵达时间的估计。在一个方面，相关处理在DSP 212中被执行为串行相关、并行相关或通过匹配滤波来执行。

干扰考虑因素

以上讨论假定基准函数和合意信号采用相同的PN测距码。通常，合成收到信号还包含具有不同PN测距码和多普勒频率偏移的其他GNSS信号。作为示例，具有PN码P_q的GNSS源q与同源k相关联的不同码P_k相关产生由以下给出的互相关输出

其中δ为归因于基准函数f(t)＝P_k(t)与不合意GNSS源q之间的失配的残余频率误差。

尽管通常式(4)中的被积函数因PN测距码P_q和P_k的低互相关特性而相比于1是较小的，但是如果干扰振幅A_q在一些时延s上相比于合意振幅A_k较大，则互相关输出r_kq仍可能较大于自相关输出r_kk。当合意信号被阻挡或因传播环境而被严重衰减时，式(4)的互相关毛刺对于GNSS接收机而言会表现为假信号。因此，期望检测互相关毛刺的存在性并降低它们对合意信号的捕获和处理的影响。

当在相对于另一GNSS源的搜索频率的特定频率上接收到强干扰GNSS源时，产生互相关毛刺。互相关毛刺需要被标识并从测量中移除以确保良好的性能。在一个方面，互相关测试是基于这样的事实：互相关毛刺和真峰值测量在强度和频率上具有某些差异。在一个方面，获得来自各对GNSS源(例如，跨越每两个GNSS源的各个对)的峰值测量，且如果C/No(载波噪声密度)差和多普勒差落在任一掩码(mask)内(即，落在为互相关测试的定义的阈值内)，则互相关测试将弱峰值测量标识为互相关毛刺。

图3图解了用于减轻GNSS接收机中的互相关毛刺的互相关测试的示例性流程图。互相关算法将所报告的峰值测量与数据库中的所有其他GNSS源的峰值测量作对比。在一个示例中，数据库可包括测量数据库和分开的候选数据库，其中候选数据库存储被确定可能为真峰值的峰值测量。在测试中不合格的峰值测量被标记为互相关毛刺，且被移除而不作进一步处理。

在一个方面，互相关测试对于任何采样速率而言是相同的。其输入为两个峰值测量(例如，与两个峰值测量相关联的C/No估计、多普勒估计、相干和非相干积分时间)，且其输出是这两个输入峰值测量中的任一个是否为互相关毛刺。

在框305，发起互相关测试以行进至框310。在框310，选择一个GNSS源峰值测量和第二GNSS源峰值测量以形成GNSS对，并在随后行进至框315。在框315，通过对比与GNSS源峰值测量相关联的C/No估计来确定该GNSS对中较强GNSS源峰值测量和较弱GNSS源峰值测量。在框317中，将与较弱GNSS源峰值测量相关联的C/No估计同非互相关阈值(Th_非互相关)作对比。在一个示例中，Th_非互相关为37dB-Hz。如果与较弱GNSS源峰值测量相关联的C/No估计大于Th_非互相关，则行进至框355。在此情形中，较弱GNSS源峰值测量不是互相关毛刺。另一方面，如果与较弱GNSS源峰值测量相关联的C/No估计不大于Th_非互相关，则行进至框320。在框320中，通过从较弱GNSS源峰值测量的C/No减去较强GNSS源峰值测量的C/No来计算C/No差。

(C/No)_差＝(C/No)_弱-(C/No)_强

在框325，基于与GNSS源峰值测量相关联的多普勒偏移测量来计算多普勒差，并在随后行进至框330。在一个示例中，使用模1kHz算术。

Dopp_差＝Dopp_弱-Dopp_强

Dopp_弱为与较弱GNSS源峰值测量相关联的多普勒偏移测量。Dopp_强为与较强GNSS源峰值测量相关联的多普勒偏移测量。

在框330，基于较弱GNSS源的搜索模式从互相关掩码表选择掩码(亦称为阈值)值集合(Δ(C/No)——载波噪声密度阈值、ΔDoppA——最小多普勒阈值和ΔDoppB——最大多普勒阈值)。在一个示例中，不同的掩码值集合被包括在互相关掩码表中。不同的掩码值集合被用于较弱GNSS源的不同搜索模式。本领域技术人员应当理解，可基于系统应用或设计选择来选取特定掩码值而不影响本公开的精神和范围。

在框335和340中，将计算出的C/No差和多普勒差(即，(C/No)_差和Dopp_差)与在框330选择的掩码(亦称为阈值)值((Δ(C/No)、ΔDoppA和ΔDoppB)作对比。具体而言，在框335，确定C/No差的绝对值——即(C/No)_差——是否超过或等于Δ(C/No)。若否，则行进至框345。若是，则行进至框340。在框340，确定多普勒差Dopp_差的绝对值模1kHz是否超过或等于ΔDoppA。本领域技术人员将理解，模1kHz被选择作为示例，且其他模值可被使用而不影响本公开的精神和范围，这取决于GNSS系统的参数。如以上所述的，对于GPS，1kHz及其倍数的多普勒差与较大的互相关相关联。如果多普勒差Dopp_差的绝对值不超过或等于ΔDoppA，则行进至框345。如果多普勒差Dopp_差的绝对值模1kHz超过或等于ΔDoppA，则确定多普勒差Dopp_差的绝对值模1kHz是否小于或等于ΔDoppB。再次地，本领域技术人员将理解，模1kHz被选择作为示例，且其他模值可被使用而不影响本公开的精神和范围。如果多普勒差Dopp_差的绝对值不小于或不等于ΔDoppB，则行进至框345。如果多普勒差Dopp_差的绝对值小于或等于ΔDoppB，则行进至框350。在一个方面，多普勒差Dopp_差的比较是首先关于ΔDoppA并随后关于ΔDoppB值作出的。在另一个方面，多普勒差Dopp_差的比较是首先关于ΔDoppB并随后关于ΔDoppA值作出的。在所示的示例值中，多普勒差Dopp_差在0到500Hz之间。用于框335和340中的计算的伪代码的一个示例如下：

cn0_diff＝sv1-＞c_n0-sv2-＞c_n0；

cn0_diff＝ABS_VAL(cn0_diff)；

freq_diff_modlk＝ABS_VAL(sv1-＞doppler-sv2-＞doppler)％

1000；

if(freq_diff_modlk＞＝500)

{

freq_diff_modlk＝1000-freq_diff_modlk；

}

其中sv1是GNSS源，而sv2是另一GNSS源。

在框350，将较弱峰值测量标识为互相关毛刺并行进至框355。在框345，确定是否已被测试了互相关掩码表中的所有有关掩码值。在一个示例中，不同的掩码值集合被包括在互相关掩码表中。不同的掩码值集合被用于较弱GNSS源的不同搜索模式。本领域技术人员应当理解，可基于系统应用或设计选择来选取特定掩码值而不影响本公开的精神和范围。若否，则行进至框330。若是，则行进至框355。在框355，确定是否已核查了所有GNSS对，即是否根据图3中所例示的示例性框对所有GNSS对测试了互相关。如果尚未核查所有GNSS对，则返回至框310以针对所有未核查GNSS对继续算法。如果已核查了所有GNSS对，则行进至框360以结束互相关测试。

对于互相关掩码表中列出的不同模式，在框310中选取的两个GNSS源峰值测量可能不同。每当其接收峰值测量时，执行互相关测试。由于所有已知可见GNSS源被连续跟踪，因此观测任何互相关GNSS源是在观测到其互相关极大值不久之前。在一个方面，为了避免在互相关测试中使用旧的GNSS源峰值测量，在选择GNSS源峰值测量时还使用定时器核查算法。

在一个方面，定时器核查算法包括以下：

1)将刚从第一GNSS源接收到的第一GNSS源峰值测量输入到图3的框310中。

2)如果满足以下条件，则将第二GNSS源峰值测量从数据库输入到图3的框310中：

定时器核查：假定第一GNSS源峰值测量或第二GNSS源峰值测量中较弱的一者是在L秒总积分之后观测的，且假定其是在观测时间t_弱观测的。假定第一GNSS源峰值测量或第二GNSS源峰值测量中较强的一者是在观测时间t_强观测的。

如果t_弱-t_强＜(L+h)，则认为“通过”定时器核查，其中(L+h)是定时器核查阈值。在一个示例中，h被设为2秒。

一旦两个GNSS源峰值测量被输入到框310以运行互相关测试(图3)，如果第一GNSS源峰值测量没有通过互相关测试，则丢弃第一GNSS源峰值测量。如果第二GNSS源峰值测量没有通过互相关测试，则从数据库中丢弃第二GNSS源峰值测量。因此，在一个方面，互相关测试用于丢弃刚收到的峰值测量和已存储在数据库中的峰值测量。

在一个方面，为了改进首次锁定时间(TTFF)，无需等待所有GNSS源的互相关测试都完成。

在一个示例，执行以下四步搜索以提供GNSS源测量：

1.在宽的频率和时间窗中执行捕获搜索以找到峰值。

2.对照所有已知GNSS源测量对找到的峰值执行互相关测试。此步骤可防止对互相关毛刺调度过多不必要的验证搜索。仅不是互相关的峰值将行进至下一步。

3.在小的频率和时间搜索窗中执行验证搜索以验证峰值。

4.继成功验证搜索之后，对峰值执行互相关测试。如果峰值通过互相关测试，则将其存储在测量数据库中并在位置锁定计算中使用它。

如果怀疑在测量数据库中不存在强GNSS源峰值测量，则在步骤2(上面)必须等待完成对所有GNSS源的所有搜索。这会延迟将有效峰值输入测量数据库，由此使首次锁定时间(TTFF)降级。在一个方面，为了改进TTFF，如果GNSS源峰值测量满足以下标准中的任一个，则对GNSS源峰值测量执行验证搜索(上面的步骤3)而不执行上面步骤2中的互相关测试：

a.如果GNSS源峰值测量具有比第一预定C/No阈值高的估计C/No。在一个示例中，第一预定C/No阈值被设为37dB-Hz。在一个方面，第一预定C/No阈值是非互相关阈值(Th_非互相关)。

b.如果在已搜索了大于预定数量的频率带之后关于GNSS源仅找到一个GNSS源峰值测量，且估计C/No高于第二预定C/No阈值。在一个示例中，频率带的预定数量被设为5。在一个示例中，第二预定C/No阈值被设为(30+x)dB-Hz，其中x是基于具体应用和系统参数来确定的。

在上述中，总时间和频率不定性可被分成多个段，且每个段跨越特定时间和频率不定性(空间)。频率带指的是特定段，因此搜索频率带指的是将收到信号与覆盖时间和频率不定性的特定段的一组本地基准信号相关。估计强干扰源很可能导致不止单个的互相关毛刺。本领域技术人员应当理解，C/No阈值和频率带搜索的数量可基于具体应用、系统参数和误差容限来设置。一种用于确定是否执行验证搜索的示例性算法如下：

bool调度_验证_搜索(){

/＊最大峰值大于绝对非互相关阈值＊/

if(max_peak＞37dBHz){

调度对max_peak的验证，且不从候选数据库移除此峰值；

在候选数据库中标记此峰值以避免重新验证它；

返回真；

}

/＊候选列表中仅一个峰值大于30+x dB-Hz，基本无疑一有效峰值。x的保

守值为2，且A＊＊软件设置x＝0＊/

if(候选列表中峰值数目＝1)AND(peak＞30+x dB-Hz)AND(频率

带数目＞＝5)){

调度对峰值的验证，且不从候选数据库移除此峰值；

在候选数据库中标记此峰值以避免重新验证它；

返回真；

}

/＊或者候选列表中有多个峰值低于绝对非互相干阈值、或者找到一个弱峰值

或没有找到峰值。可能具有互相关、扰乱或噪声假警报+有效峰值。等待直

至所有SV完成之后才对通过互相关掩码的峰值调度可能的验证＊/

返回假；

}

其中SV代表GNSS源而A＊＊代表特定示例。

在一个方面，对于每个GNSS源可找到多个候选峰值测量。当GNSS源峰值测量的数目很大时，运行互相关测试可能要相当的计算量。在一个方面，使用最优化办法来分组GNSS源峰值测量以减少计算量。GNSS源峰值测量根据其C/No值来分成3组(组A、组B和组C)。两个C/No阈值是基于具体应用、系统参数和误差容限来选择的。

组A包括C/No估计大于C/No阈值#1的峰值测量。C/No阈值#1被选择成使得可能组A中的峰值测量不会是互相关毛刺，但可以是互相关源峰值。

组B包括C/No估计介于C/No阈值#1与C/No阈值#2之间的峰值测量。C/No阈值#1和C/No阈值#2被选择成使得可能组B中的峰值测量既不会是互相关毛刺也不会是互相关源峰值。

组C包括C/No估计小于C/No阈值#2的峰值测量。C/No阈值#2被选择成使得组C中的峰值测量可以是互相关毛刺，但不会是互相关源峰值。

在一个示例中，C/No阈值#1被设为41dB-Hz，且C/No阈值#2被设为37dB-Hz。

给定分组，在不同组的峰值测量之间运行互相关测试。互相关测试无需在同一组内的峰值测量之间运行。在一个示例中，互相关测试在组A中的峰值测量与组C中的峰值测量(来自不同GNSS源)之间运行，因为假定仅组C中的峰值测量是潜在可能的互相关毛刺并且可被消去。通过仅在不同组的峰值测量之间执行互相关测试，可显著减少计算量。在一个方面，根据C/No值来对组A中的峰值测量进行排序，且互相关测试始于组A中具有最高C/No值的峰值测量。这在众多峰值测量是源自几个强GNSS源的情形中特别有效。用于确定分组的示例性伪代码如下：

假定x[32][5]包含找到的峰值。候选列表中每SV的5个峰值无需按C/No

排序

创建3个用来存储组A、B和C的索引的列表；称其为列表A、B、C。

x[32][5]中的每个峰值应当被赋予全局索引，例如，可使用svID＊5+pkID，

其将索引从0到159的峰值。

/＊构建列表A、B、C＊/

for(svID＝0；svID＜32；svID++)

{

for(pkID＝0；pkID＜5；pkID++)

{

if(x[svID][pkID]包含一峰值)

{

if(x[svID][pkID]-＞CNo＞41dB-Hz)

{

将峰值索引(例如，svID＊5+pkID)添加到列表A中

}

else if(x[svID][pkID]-＞CNo＞37dB-Hz)

{

将峰值索引添加到列表B中

}

else

{

将峰值索引添加到列表C中

}

任选地，基于C/No对列表A中的峰值索引进行排序，结果具有最大C/No的

峰值是列表A中的第一项。

/＊在组A与组C之间运行互相关测试，以消除组C中潜在可能的互相关＊/

设置指向列表A中的第一峰值的ptr_A；

While(列表A中有峰值)

{

从列表A中ptr_A指向的索引开始，获得src_svID和src_pkID；

设置指向列表C中的第一峰值的ptr_C；

While(列表C中有峰值)

{

从列表C中ptr_C指向的索引开始，获得meas_svID和meas_pkID；

/＊仅运行与来自其他SV的峰值的互相关测试＊/

if(src_svID！＝meas_svID)

{

/＊函数pk_is_xcorr()实现章节2中的互相关测试算法

＊/

调用函数pk_is_xcorr()；

if(meas_svID为互相关)

{

/＊持续从列表C中删除互相关峰值，由此减少稍后的计算＊/

从列表C中移除其索引；

}

将ptr_C移至指向列表C中的下一峰值；

}

将ptr_A移至指向列表A中的下一峰值；

}

通过互相关测试和验证搜索合格的峰值是

列表A中的峰值

列表B中的峰值

列表C中的峰值(已从组C中移除互相关峰值)

其中SV是GNSS源。

本领域技术人员应当理解，本公开可应用于GPS源和相应GPS接收机而不影响本公开的范围或精神。提供了以上对所公开的方面的描述是为了使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对这些方面的各种修改容易为本领域技术人员所显见，并且在此所定义的普适原理可被应用于其它方面而不会脱离本公开的精神或范围。

Claims

1.一种用于互相关毛刺减轻的方法，包括：

从多个峰值测量中选取具有第一载波噪声密度估计和第一多普勒偏移测量的第一峰值测量以及具有第二载波噪声密度估计和第二多普勒偏移测量的第二峰值测量以形成对；

基于所述第一载波噪声密度估计和所述第二载波噪声密度估计来计算载波噪声密度差；

基于所述第一多普勒偏移测量和所述第二多普勒偏移测量来计算多普勒差；

将所述载波噪声密度差与载波噪声密度阈值作对比；以及

将所述多普勒差与至少一个多普勒阈值作对比；

其中，所述第一峰值测量与所述第二峰值测量的观测时间差的绝对值小于定时器核查阈值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个峰值测量通过以下获得：

在宽的频率和时间窗中执行捕获搜索以找到峰值测量；

对照所有已知峰值测量对所述找到的峰值测量执行第一互相关测试；

在小的频率和时间搜索窗中执行验证搜索以验证所述找到的峰值测量；以及

在所述验证搜索成功之后，对所述找到的峰值测量执行第二互相关测试，并且如果所述找到的峰值测量通过所述第二互相关测试，则将所述找到的峰值测量存储在测量数据库中以用于位置锁定计算。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果一峰值测量具有高于第一载波噪声密度阈值的载波噪声密度估计，或者如果在已搜索大于预定数量的频率带之后仅找到一个峰值测量且其载波噪声密度估计高于第二载波噪声密度阈值，则所述多个峰值测量通过以下获得：

在宽的频率和时间窗中执行捕获搜索以找到峰值测量；

在所述验证搜索成功之后，对所述找到的峰值测量执行互相关测试，并且如果所述找到的峰值测量通过所述互相关测试，则将所述找到的峰值测量存储在测量数据库中以用于位置锁定计算。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一载波噪声密度阈值为37dB-Hz。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述频率带的预定数量为5，且所述第二载波噪声密度阈值被设为(30+x)dB-Hz，其中x为2。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述第一载波噪声密度估计与所述第二载波噪声密度估计作对比以将所述第一峰值测量和所述第二峰值测量标识为或者较强峰值测量或者较弱峰值测量；以及

通过从所述第二载波噪声密度估计减去所述第一载波噪声密度估计来计算所述载波噪声密度差，其中所述第一载波噪声密度估计与所述较强峰值测量相关联。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述第一峰值测量和所述第二峰值测量标识为或者较强峰值测量或者较弱峰值测量，并且其中所述多普勒差是通过从所述第二多普勒偏移测量减去所述第一多普勒偏移测量来计算的，其中所述第一多普勒偏移测量与所述较强峰值测量相关联。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载波噪声密度阈值是从列表中选择的。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个多普勒阈值是从列表中选择的。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多普勒差是按模1kHz来计算的。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个多普勒阈值包括最大多普勒阈值和最小多普勒阈值。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括在所述多普勒差小于所述最小多普勒阈值时确定是否已测试了有关载波噪声密度阈值和多普勒阈值的全部。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括在所述多普勒差大于所述最大多普勒阈值时确定是否已测试了有关载波噪声密度阈值和多普勒阈值的全部。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述载波噪声密度阈值、所述最大多普勒阈值和所述最小多普勒阈值是从列表中选择的。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将或者所述第一峰值测量或者所述第二峰值测量标识为较弱峰值测量。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括将所述较弱峰值测量标识为互相关毛刺。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括丢弃所述互相关毛刺。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括确定所述多个峰值测量中是否有任两个还未进行互相关测试；以及如果所述多个峰值测量的全部都已进行过互相关测试，则结束所述互相关测试。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述载波噪声密度差小于所述载波噪声密度阈值时确定是否已测试了有关载波噪声密度阈值和多普勒阈值的全部。

20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在选取所述第一峰值测量和所述第二峰值测量之前执行定时器核查。

21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于至少两个载波噪声密度阈值将所述多个峰值测量分组成至少三个组。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少两个载波噪声密度阈值中的一者的值为37dB-Hz。

23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少两个载波噪声密度阈值中的一者的值为41dB-Hz。

24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少两个载波噪声密度阈值中的一者的值为37dB-Hz，且所述至少两个载波噪声密度阈值中的另一者的值为41dB-Hz。

25.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少三个组的第一组中所述峰值测量的每一个仅与所述至少三个组的第二组中的峰值测量进行互相关测试。

26.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将或者所述第一峰值测量或者所述第二峰值测量标识为较弱峰值测量，其中所述第一载波噪声密度估计或所述第二载波噪声密度估计中的一者是与所述较弱峰值测量相关联的较弱载波噪声密度估计；以及

确定所述较弱载波噪声密度估计是否大于非互相关阈值。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述非互相关阈值为37dB-Hz。

28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括如果所述较弱载波噪声密度估计大于所述非互相关阈值，则将所述较弱峰值测量存储在数据库中以用于位置锁定计算。

29.一种GNSS接收机，包括：

用于对多个峰值测量执行互相关测试的数字信号处理器，其中所述数字信号处理器包括用于执行以下操作的处理单元：

从所述多个峰值测量中选取具有第一载波噪声密度估计和第一多普勒偏移测量的第一峰值测量以及具有第二载波噪声密度估计和第二多普勒偏移测量的第二峰值测量以形成对；

将所述载波噪声密度差与载波噪声密度阈值作对比；以及

将所述多普勒差与至少一个多普勒阈值作对比；

30.如权利要求29所述的GNSS接收机，其特征在于，所述GNSS接收机是GPS接收机。

31.如权利要求29所述的GNSS接收机，其特征在于，所述多个峰值测量是通过以下获得的：

在宽的频率和时间窗中执行捕获搜索以找到峰值测量；

32.如权利要求29所述的GNSS接收机，其特征在于，如果一峰值测量具有高于第一载波噪声密度阈值的载波噪声密度估计，或者如果在已搜索大于预定数量的频率带之后仅找到一个峰值测量且其载波噪声密度估计高于第二载波噪声密度阈值，则所述多个峰值测量通过以下获得：

在宽的频率和时间窗中执行捕获搜索以找到峰值测量；

33.如权利要求32所述的GNSS接收机，其特征在于，所述第一载波噪声密度阈值为37dB-Hz。

34.如权利要求33所述的GNSS接收机，其特征在于，所述频率带的预定数量为5，且所述第二载波噪声密度阈值被设为(30+x)dB-Hz，其中x为2。

35.如权利要求29所述的GNSS接收机，其特征在于，还包括用于接收多个RF信号的天线。

36.如权利要求35所述的GNSS接收机，其特征在于，还包括用于将所述多个RF信号下变频至多个下变频信号的频率变换器。

37.如权利要求36所述的GNSS接收机，其特征在于，还包括用于将所述多个下变频信号转换成多个数字化信号的A/D转换器。

38.如权利要求37所述的GNSS接收机，其特征在于，将所述多个数字化信号与多个基准函数相关以生成所述多个峰值测量。

39.一种用于互相关毛刺减轻的设备，包括：

用于从多个峰值测量中选取具有第一载波噪声密度估计和第一多普勒偏移测量的第一峰值测量以及具有第二载波噪声密度估计和第二多普勒偏移测量的第二峰值测量以形成对的装置；

用于基于所述第一载波噪声密度估计和所述第二载波噪声密度估计来计算载波噪声密度差的装置；

用于基于所述第一多普勒偏移测量和所述第二多普勒偏移测量来计算多普勒差的装置；

用于将所述载波噪声密度差与载波噪声密度阈值作对比的装置；以及

用于将所述多普勒差与至少一个多普勒阈值作对比的装置；

40.如权利要求39所述的设备，其特征在于，所述多个峰值测量是通过以下获得的：

在宽的频率和时间窗中执行捕获搜索以找到峰值测量；

在所述验证搜索成功之后对所述找到的峰值测量执行第二互相关测试，并且如果所述找到的峰值测量通过所述第二互相关测试，则将所述找到的峰值测量存储在测量数据库中以用于位置锁定计算。

41.如权利要求39所述的设备，其特征在于，如果一峰值测量具有高于第一载波噪声密度阈值的载波噪声密度估计，或者如果在已搜索大于预定数量的频率带之后仅找到一个峰值测量且其载波噪声密度估计高于第二载波噪声密度阈值，则所述多个峰值测量通过以下获得：

在宽的频率和时间窗中执行捕获搜索以找到峰值测量；

在所述验证搜索成功之后对所述找到的峰值测量执行互相关测试，并且如果所述找到的峰值测量通过所述互相关测试，则将所述找到的峰值测量存储在测量数据库中以用于位置锁定计算。

42.如权利要求39所述的设备，其特征在于，还包括：

用于将所述第一载波噪声密度估计与所述第二载波噪声密度估计作对比以将所述第一峰值测量和所述第二峰值测量标识为或者较强峰值测量或者较弱峰值测量的装置；以及

用于通过从所述第二载波噪声密度估计减去所述第一载波噪声密度估计来计算所述载波噪声密度差的装置，其中所述第一载波噪声密度估计与所述较强峰值测量相关联。

43.如权利要求39所述的设备，其特征在于，还包括用于将所述第一峰值测量和所述第二峰值测量标识为或者较强峰值测量或者较弱峰值测量的装置，并且其中所述多普勒差是通过从所述第二多普勒偏移测量减去所述第一多普勒偏移测量来计算的，其中所述第一多普勒偏移测量与所述较强峰值测量相关联。