CN103176189A - 高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器及其方法。本发明通过从输入信号中减去本地复现的强卫星信号，以达到抑制强卫星信号，获得弱信号卫星导航信息的目的。实现时，首先对捕获成功的强卫星信号进行稳定跟踪，同时做载噪比估计，并根据得到的载噪比估计值做远近效应判决。一旦判为可能引发远近效应的强信号卫星，则开始利用强卫星信号参数的估计值本地复现强卫星信号，抑制性能取决于信号参数估计值的准确性。本发明通过对强卫星信号进行精确地幅度估计和有效地抑制，不仅能显著改善弱卫星信号的捕获性能，而且能明显增强接收机的抗远近效应能力，对各种卫星导航系统均适用。

Description

高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器及其方法

技术领域

本发明涉及卫星导航系统，尤其涉及一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器及其方法。

背景技术

全球导航卫星系统除较为成熟的美国GPS与俄罗斯的GLONASS外，还包括正在发展中的欧洲伽利略系统与我国北斗系统，它是一种无线电定位系统，通过估计无线电波从导航卫星到接收机的传播延时，得到接收机到卫星的直线距离，这是一种利用到达时间(TOA)的测距方式；通过卫星星座的空间计算，可以得到卫星的位置；在已知接收机到多颗卫星的距离以及相应卫星的基础上可以得到接收机的位置。所以接收机的主要目的是估计信号的传播延时，并通过导航电文获取卫星的坐标，进行无线电测距。而接收机想要完成这些任务，首先需要进行的是与卫星信号的粗略同步，即捕获。导航卫星信号捕获是对接收信号载波频率和伪码相位的一个二维搜索过程，当本地参考序列与卫星信号达到粗同步时并且频率也近似相等时，会产生相关峰值，可以此来判定是否完成了捕获。

当接收机处于城市街道、森林以及室内等复杂环境时，相比室外开阔地带，接收到的GPS信号功率衰减严重，通常低于典型值25dBHz，同时会有多径信号的存在。当接收机处于上述复杂环境时，不同的卫星信号在到达接收机的路径上会遇到不同的遮挡，造成不同程度的传输损耗，所以接收到的卫星信号功率会存在明显的差异。当信号功率差异大于某个门限，就会产生远近效应，使得信号功率较低的卫星信号被遮蔽，无法进行捕获。

抑制强卫星信号的方法关键在于获取强卫星信号的参数以精确复现强卫星信号。信号参数分别指载波频率、载波相位、码相位、信号幅度和电文比特。强卫星信号的抑制效果直接取决于本地复现的强卫星信号的准确性。接收机经过一段时间对强卫星信号的稳定跟踪，能实现对强卫星信号的载波频率、载波相位和码相位精确同步，也就是说强卫星信号的上述三项参数的精确估计值可以从经典的码跟踪环和载波跟踪环中提取得到。电文比特的估计值可由比特预测器给出。于是，强卫星信号的抑制性能主要取决于幅度的估计准确程度。

本发明设计出一种全新的强信号幅度估计器。通过载噪比估计值和噪声功率估计值求出信号功率估计值，从而经开方运算计算得到幅度估计值。其依据是射频块的自动增益控制模块能控制输入信号能量，使其成为一个固定值。而输入的信号以高斯白噪声为主，信号淹没于噪声中。所以可以认为采样后的输入信号能量值即为噪声基底能量。而对强卫星信号的载噪比值估计采用窄带宽带能量法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器及其方法。

高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器包括强卫星信号抵消器、捕获器、跟踪器、强卫星信号重构器、载噪比估计器和远近效应判决器；强卫星信号抵消器、捕获器、跟踪器、强卫星信号重构器顺次相连，捕获器、载噪比估计器、远近效应判决器、强卫星信号重构器顺次相连，强卫星信号重构器输出端与强卫星信号抵消器输入端相连。

所述的捕获器的电路为：匹配滤波器、差分相干积分器、相关峰值检测器、频偏比特边界联合估计器顺次相连，捕获控制器分别与差分相干积分器、相关峰值检测器相连。

所述的跟踪器的电路为：数字下变频器、相关累积器、码跟踪环顺次相连，相关累积器、载波相位跟踪环、本地载波、数字下变频器顺次相连，码跟踪环、本地码相位NCO、相关累积器顺次相连。

所述的强卫星信号重构器的电路为：码产生器、载波相位估计器、幅度估计器、比特预测器的输出端与本地复现器的输入端相连；所述的强卫星信号抵消器的电路为：相连接的模数转化器和减法器。

所述的幅度估计器的电路为：噪声功率估计器、载噪比估计器的输出端与信号功率估计器的输入端相连，信号功率估计器的输出端与开方运算器的输入端相连。

高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制方法包括如下步骤：

(1)对捕获成功的强卫星信号稳定跟踪时，做载噪比估计，并将得到的载噪比估计值送往远近效应判决器判决，一旦判为可能引发远近效应的强信号卫星，则启动强卫星信号重构器；

(2)重构强卫星信号时，从捕获器中提取卫星编号，确定伪码内容，从码跟踪环和载波跟踪环中分别提取伪码相位和载波相位的估计值，从比特预测器中提取电文比特的估计值，从幅度估计器提取强信号的幅度估计值，利用上述信号参数的估计值，本地复现强卫星信号；

(3)将本地复现的强卫星信号输入到强卫星信号抑制器，与原始输入采样信号做相减运算，相减得到的信号再送往捕获器以搜索弱信号卫星，其中，强卫星信号抑制基于采样点级别。

所述的对捕获成功的强卫星信号稳定跟踪时，做载噪比估计：

$C/N_0=10\log 10\left[\frac{x-1}{T(M-x)}\right]\left(\mathrm{dB}\right);$

其中T表示相干积分时间，x的表达式为：

$x=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Y}_i\right)}^2}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|Y_i\right|}^2};$

Y_i表示当载波频率精确同步后相关器的输出结果，i表示毫秒序号。

所述的载噪比估计值送往远近效应判决器判决：

(1)判据为卫星信号的载噪比值；

(2)判决门限为卫星信号成功捕获的载噪比门限加20dB；

(3)当载噪比估计器的输出值连续3次都过判决门限时，判为可能引发远近效应的强信号卫星。

所述的步骤（2）：

(1)当强信号卫星被捕获器捕获成功后，强卫星信号重构器提取卫星编号，并依据卫星编号设置码产生器；

(2)当卫星处于稳定跟踪的状态时，从码跟踪环和载波跟踪环中分别提取伪码相位和载波相位的估计值；

(3)利用输入噪声功率的估计值和载噪比估计值，计算得到输入信号的功率，幅度估计值使用以下算法得到；

$\hat{A}=\sqrt{2{\hat{N}}_{0}Q{T}_s};$

其中Q表示强卫星信号的载噪比值，T_s表示采样间隔时间，

表示采样点上噪声功率的估计值，可使用以下算法得到：

${\hat{N}}_0=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{(r\left({\mathrm{kT}}_s\right)-\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}r\left({\mathrm{kT}}_s\right))}^2;$

(4)由比特预测器提供导航电文比特的预测值；

(5)利用上述信号参数的估计值，本地复现输入强信号卫星的导航信号。

所述的由比特预测器提供导航电文比特的预测值为：

(1)根据卫星导航电文帧头比特序列的特征，寻找帧头，同时消除电文相位模糊度；

(2)将解调得到的电文以字为单位做字校验，若校验通过则存入帧电文存储模块中，其中帧电文存储模块的存储容量为一个帧的电文比特数；

(3)当通过字校验的连续一帧电文比特存储完毕，根据卫星导航电文中的时间信息和跟踪通道给出的比特同步信号作为时间戳，可计算得到周计数器以及周内秒计数器以及当前电文比特在超帧中的位置，该过程称为时间同步，若时间同步已完成，将连续一帧的电文存入超帧电文存储模块中。其中超帧电文存储模块的存储容量为一个超帧的电文比特数；

(4)当连续一个超帧且通过字校验的电文比特存储完毕，等待比特预测请求信号；

(5)当收到比特预测请求信号时，根据时间同步信息，反馈当前电文比特的预测值。

本发明能对强卫星信号进行精确地幅度估计和有效地抑制。本发明不仅能显著改善弱卫星信号的捕获性能，还能极大提高高灵敏度接收机允许的同时到达的不同卫星最大功率差异值，明显增强接收机的抗远近效应能力，对各种卫星导航系统均适用。

附图说明

图1是高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器电路框图；

图2是本发明的捕获器的电路框图；

图3是本发明的强卫星信号抵消器的电路框图；

图4是本发明的跟踪器的电路框图；

图5是本发明的强卫星信号重构器的电路框图；

图6是本发明的幅度估计器的电路框图。

具体实施方式

本发明设计了远近效应抑制器以实现高灵敏度卫星导航接收机中的对抗远近效应功能。接收基带卫星信号并与参考扩频码在匹配滤波器中做相关运算，之后利用差分相干积分技术提高信噪比，利用检测器的综合分析结果，判断是否存在所需要的卫星信号并找到该卫星信号与参考扩频码之间码片偏移量，即为捕获的过程。

捕获成功的可视卫星将被分配跟踪通道进行码相位和载波相位的精确同步。可视卫星的信号强度使用载噪比估计器给出的载噪比估计值来表征。信号重构时所需的信号参数分别为扩频码类型及码相位、载波相位、电文比特和信号幅度。扩频码类型即为不同卫星编号的伪码，由捕获器给出。码相位和载波相位的估计值分别从跟踪器中的码跟踪环和载波跟踪环中提取。电文比特由比特预测器反馈得到。信号幅度的估计值由幅度估计器给出。不同的强信号卫星分别独立跟踪和重构，然后混合后由强卫星信号抑制器从输入信号中并行减去。最后利用抑制后的信号继续搜索弱信号卫星。

高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制方法包括如下步骤：

(1)对捕获成功的强卫星信号稳定跟踪时，做载噪比估计，并将得到的载噪比估计值送往远近效应判决器判决，一旦判为可能引发远近效应的强信号卫星，则启动强卫星信号重构器；

(2)重构强卫星信号时，从捕获器中提取卫星编号，确定伪码内容，从码跟踪环和载波跟踪环中分别提取伪码相位和载波相位的估计值，从比特预测器中提取电文比特的估计值，从幅度估计器提取强信号的幅度估计值，利用上述信号参数的估计值，本地复现强卫星信号；

(3)将本地复现的强卫星信号输入到强卫星信号抑制器，与原始输入采样信号做相减运算，相减得到的信号再送往捕获器以搜索弱信号卫星，其中，强卫星信号抑制基于采样点级别。

所述的对捕获成功的强卫星信号稳定跟踪时，做载噪比估计：

$C/N_0=10\log 10\left[\frac{x-1}{T(M-x)}\right]\left(\mathrm{dB}\right);$

其中T表示相干积分时间，x的表达式为：

$x=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Y}_i\right)}^2}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|Y_i\right|}^2};$

Y_i表示当载波频率精确同步后相关器的输出结果，i表示毫秒序号。

所述的载噪比估计值送往远近效应判决器判决：

(1)判据为卫星信号的载噪比值；

(2)判决门限为卫星信号成功捕获的载噪比门限加20dB；

(3)当载噪比估计器的输出值连续3次都过判决门限时，判为可能引发远近效应的强信号卫星。

所述的步骤（2）：

(1)当强信号卫星被捕获器捕获成功后，强卫星信号重构器提取卫星编号，并依据卫星编号设置码产生器；

(2)当卫星处于稳定跟踪的状态时，从码跟踪环和载波跟踪环中分别提取伪码相位和载波相位的估计值；

(3)利用输入噪声功率的估计值和载噪比估计值，计算得到输入信号的功率，幅度估计值使用以下算法得到；

$\hat{A}=\sqrt{2{\hat{N}}_{0}Q{T}_s};$

其中Q表示强卫星信号的载噪比值，T_s表示采样间隔时间，

表示采样点上噪声功率的估计值，可使用以下算法得到：

${\hat{N}}_0=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{(r\left({\mathrm{kT}}_s\right)-\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}r\left({\mathrm{kT}}_s\right))}^2;$

(4)由比特预测器提供导航电文比特的预测值；

(5)利用上述信号参数的估计值，本地复现输入强信号卫星的导航信号。

所述的由比特预测器提供导航电文比特的预测值为：

(1)根据卫星导航电文帧头比特序列的特征，寻找帧头，同时消除电文相位模糊度；

(2)将解调得到的电文以字为单位做字校验，若校验通过则存入帧电文存储模块中，其中帧电文存储模块的存储容量为一个帧的电文比特数；

(3)当通过字校验的连续一帧电文比特存储完毕，根据卫星导航电文中的时间信息和跟踪通道给出的比特同步信号作为时间戳，可计算得到周计数器以及周内秒计数器以及当前电文比特在超帧中的位置，该过程称为时间同步，若时间同步已完成，将连续一帧的电文存入超帧电文存储模块中。其中超帧电文存储模块的存储容量为一个超帧的电文比特数；

(4)当连续一个超帧且通过字校验的电文比特存储完毕，等待比特预测请求信号；

(5)当收到比特预测请求信号时，根据时间同步信息，反馈当前电文比特的预测值。

如图1所示，高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器包括强卫星信号抵消器101、捕获器102、跟踪器103、强卫星信号重构器104、载噪比估计器105和远近效应判决器106；强卫星信号抵消器101、捕获器102、跟踪器103、强卫星信号重构器104顺次相连，捕获器102、载噪比估计器105、远近效应判决器106、强卫星信号重构器104顺次相连，强卫星信号重构器104输出端与强卫星信号抵消器101输入端相连。

如图2所示，所述的捕获器102的电路为：匹配滤波器201、差分相干积分器202、相关峰值检测器203、频偏比特边界联合估计器205顺次相连，捕获控制器204分别与差分相干积分器202、相关峰值检测器203相连。

如图3所示，所述的强卫星信号抵消器101的电路为：相连接的模数转化器301和减法器302。

如图4所示，所述的跟踪器103的电路为：数字下变频器401、相关累积器403、码跟踪环405顺次相连，相关累积器403、载波相位跟踪环406、本地载波NCO402、数字下变频器401顺次相连，码跟踪环405、本地码相位NCO404、相关累积器403顺次相连。

如图5所示，所述的强卫星信号重构器104的电路为：码产生器501、载波相位估计器502、幅度估计器503、比特预测器504的输出端与本地复现器505的输入端相连。

如图6所示，所述的幅度估计器503的电路为：噪声功率估计器601、载噪比估计器602的输出端与信号功率估计器603的输入端相连，信号功率估计器603的输出端与开方运算器604的输入端相连。

实施例

以GPS系统为例，采样时钟为4.8MHz，扩频码的码率为1.023MHz，4.8M的采样率满足奈奎斯特采样定律，扩频码周期为1ms，这样在一个扩频码周期内的采样点数为4800个。

高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器抑制强卫星信号包括如下步骤：

(1)接收基带卫星信号并与参考扩频码在匹配滤波器中做相关运算，之后利用差分相干积分技术提高信噪比，利用检测器的综合分析结果，判断是否存在所需要的卫星信号并找到该卫星信号与参考扩频码之间码片偏移量。若捕获成功，则将捕获到的卫星编号信息传送给本地码产生器501和强卫星信号重构器104。然后将相关累积器403的输出值缓存起来，进行频偏和比特边界的联合估计，可实现比特同步和进一步缩小多普勒频偏的模糊度；

(2)对捕获成功的可视卫星分配跟踪通道，进行码相位和载波相位的实时跟踪。当卫星信号处于稳定跟踪状态时，开启载噪比估计器105。载噪比估计器105使用窄带宽带能量法，输入数据为1ms相关累积器输出值。待比特同步完成后，做20ms的相干积分，然后做50次非相干累积。单次载噪比估计需要数据总长为1s，载噪比估计值的更新率为1Hz。

(3)载噪比估计值送往远近效应判决器106，作为判据。根据卫星伪码的自相关和互相关特性，当载噪比估计器的输出值连续3次都比捕获灵敏度高20dB时，判该卫星是可能引起远近效应的强信号卫星，需要重构强卫星信号，并从输入信号中减去。

(3)一旦该卫星被远近效应判决器判为可能引起远近效应的强信号卫星，则开启强卫星信号重构器104，否则输出信号恒为零值。当卫星信号处于稳定跟踪状态时，载波相位、码相位、帧电文精确同步，本地开始复现强卫星信号。完成对强卫星信号的重构后，输入到强卫星信号抑制器101，经模数转化后与原始信号做相减运算。强卫星信号抑制器101的输出信号再送往捕获器以搜索弱信号卫星。

所述的强卫星信号重构器重构强卫星信号过程包括以下步骤：

(1)当可视卫星被捕获器捕获成功后，强信号重构器提取卫星编号，并依据卫星编号设置码产生器501；

(2)当跟踪环路状态稳定时，分别从本地码相位NCO402和本地载波NCO404中提取码相位和载波相位的估计值。其中码跟踪环405使用延迟锁定环DLL，载波跟踪环406使用锁频环FLL和锁相环PLL的联合；

(3)幅度估计时，将输入的原始信号经噪声功率估计器601得到噪声功率估计值。然后由载噪比估计值，计算出采样信号的信噪比。由于噪声功率恒定，可计算得到纯强卫星信号功率值。再经开方运算，可计算得到幅度估计值。它由输入信号的采样幅值A_in、采样信号的信噪比值SNR_sample决定。当载噪比估计值为C/N₀，采样率为f_s，强信号幅度值为A_IS，则有：

特的估计值由比特预测器504反馈得到；

(5)将得到强卫星信号参数的估计值送往本地复现器505，本地复现强卫星信号，送往强卫星信号抑制器。本地复现的强卫星信号为：

其中，t_k表示采样时刻；i表示卫星编号；d_i表示电文比特的预测值；c_i表示扩频码；

表示码多普勒的估计值；f_IF表示中频频率；

表示载波多普勒频偏估计值；

表示载波残余相位偏差。

导航电文按照帧发送，每一帧包括1500比特，周期为30s。每一帧又分为5个子帧，前面3个子帧发送星历信息，后面两个子帧发送历书信息。25个帧构成一个超帧，导航电文以超帧的时长为周期重复发送。其中星历信息每两个小时更新一次，历书信息每星期更新一次，可见导航电文在更新前都是可以预测的。利用导航电文重复发送的特点，比特预测器包括以下步骤：

(1)根据卫星导航电文帧头比特序列的特征，寻找帧头所在位置，同时消除电文相位模糊度；

(2)将解调得到的电文以字为单位做字校验。若校验通过则存入帧电文存储模块中。其中帧电文存储模块的存储容量为一个帧的电文比特数1500；

(3)当通过字校验的连续一帧电文比特存储完毕，根据预测电文中的时间信息和跟踪通道给出的比特同步信号作为时间戳，可计算得到周计数器以及周内秒计数器以及当前电文比特在超帧中的位置，该过程称为时间同步。若时间同步已完成，将连续一帧的电文存入超帧电文存储模块。其中超帧电文存储模块的存储容量为一个超帧的电文比特数37500；

(4)当连续一个超帧且通过字检验的电文比特存储完毕，等待比特预测请求信号；

(5)当收到比特预测请求信号时，根据时间同步信息，判断当前比特是否为Z计数器、子帧号或者校验位。若是，则需要更新后通过预测得到，否则从存储的一个完整超帧电文中按当前比特在超帧中的位置读取后直接反馈。

该比特预测器使用时需要在强卫星信号环境下预先获取导航电文，并完成帧同步和时间同步后按帧发送顺序以字为单位进行存储，存储电文要求为连续一个超帧且通过字检验的正确电文。

本发明实现了高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器。这里所述的方法与设备，除强卫星信号重构器104外，彼此分离的单体部件外可以说完全是传统的，我们要求将它们的组合也就是系统方案和强卫星信号重构器104作为发明进行保护。以上所述实例仅仅是高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器在特定应用场合的具体实施方式，但本发明的真实精神和范围不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员可以修改单体部件的算法，实现其他场合的应用。本发明仅由后附权利要求书及其等效技术方案来限定，我们要求将这些作为本发明来保护。

Claims (10)

1.一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器，其特征在于包括强卫星信号抵消器(101)、捕获器(102)、跟踪器(103)、强卫星信号重构器(104)、载噪比估计器(105)和远近效应判决器(106)；强卫星信号抵消器(101)、捕获器(102)、跟踪器(103)、强卫星信号重构器(104)顺次相连，捕获器(102)、载噪比估计器(105)、远近效应判决器(106)、强卫星信号重构器(104)顺次相连，强卫星信号重构器(104)输出端与强卫星信号抵消器(101)输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器，其特征在于所述的捕获器(102)的电路为：匹配滤波器(201)、差分相干积分器(202)、相关峰值检测器(203)、频偏比特边界联合估计器(205)顺次相连，捕获控制器(204)分别与差分相干积分器(202)、相关峰值检测器(203)相连。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器，其特征在于所述的跟踪器(103)的电路为：数字下变频器（401）、相关累积器（403）、码跟踪环（405）顺次相连，相关累积器（403）、载波相位跟踪环（406）、本地载波NCO（402）、数字下变频器（401）顺次相连，码跟踪环（405）、本地码相位NCO（404）、相关累积器（403）顺次相连。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器，其特征在于所述的强卫星信号重构器(104)的电路为：码产生器(501)、载波相位估计器(502)、幅度估计器(503)、比特预测器(504)的输出端与本地复现器(505)的输入端相连；所述的强卫星信号抵消器(101)的电路为：相连接的模数转化器(301)和减法器(302)。

5.根据权利要求4所述的一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器，其特征在于所述的幅度估计器(503)的电路为：噪声功率估计器(601)、载噪比估计器(602)的输出端与信号功率估计器(603)的输入端相连，信号功率估计器(603)的输出端与开方运算器(604)的输入端相连。

6.一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对捕获成功的强卫星信号稳定跟踪时，做载噪比估计，并将得到的载噪比估计值送往远近效应判决器判决，一旦判为可能引发远近效应的强信号卫星，则启动强卫星信号重构器；

(2)重构强卫星信号时，从捕获器中提取卫星编号，确定伪码内容，从码跟踪环和载波跟踪环中分别提取伪码相位和载波相位的估计值，从比特预测器中提取电文比特的估计值，从幅度估计器提取强信号的幅度估计值，利用上述信号参数的估计值，本地复现强卫星信号；

(3)将本地复现的强卫星信号输入到强卫星信号抑制器，与原始输入采样信号做相减运算，相减得到的信号再送往捕获器以搜索弱信号卫星，其中，强卫星信号抑制基于采样点级别。

7.根据权利要求6所述的一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制方法，其特征在于所述的对捕获成功的强卫星信号稳定跟踪时，做载噪比估计：

$C/N_0=10\log 10\left[\frac{x-1}{T(M-x)}\right]\left(\mathrm{dB}\right);$

其中T表示相干积分时间，x的表达式为：

$x=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Y}_i\right)}^2}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left|Y_i\right|}^2};$

Y_i表示当载波频率精确同步后相关器的输出结果，i表示毫秒序号。

8.根据权利要求6所述的一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制方法，其特征在于：所述的载噪比估计值送往远近效应判决器判决：

(1)判据为卫星信号的载噪比值；

(2)判决门限为卫星信号成功捕获的载噪比门限加20dB；

(3)当载噪比估计器的输出值连续3次都过判决门限时，判为可能引发远近效应的强信号卫星。

9.根据权利要求6所述的一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制方法，其特征在于所述的步骤（2）：

(1)当强信号卫星被捕获器捕获成功后，强卫星信号重构器提取卫星编号，并依据卫星编号设置码产生器；

(2)当卫星处于稳定跟踪的状态时，从码跟踪环和载波跟踪环中分别提取伪码相位和载波相位的估计值；

(3)利用输入噪声功率的估计值和载噪比估计值，计算得到输入信号的功率，幅度估计值使用以下算法得到；

$\hat{A}=\sqrt{2{\hat{N}}_{0}Q{T}_s};$

其中Q表示强卫星信号的载噪比值，T_s表示采样间隔时间，

表示采样点上噪声功率的估计值，可使用以下算法得到：

${\hat{N}}_0=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{(r\left({\mathrm{kT}}_s\right)-\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}r\left({\mathrm{kT}}_s\right))}^2;$

(4)由比特预测器提供导航电文比特的预测值；

(5)利用上述信号参数的估计值，本地复现输入强信号卫星的导航信号。

10.根据权利要求6所述的一种高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制方法，其特征在于所述的由比特预测器提供导航电文比特的预测值为：

(1)根据卫星导航电文帧头比特序列的特征，寻找帧头，同时消除电文相位模糊度；

(2)将解调得到的电文以字为单位做字校验，若校验通过则存入帧电文存储模块中，其中帧电文存储模块的存储容量为一个帧的电文比特数；

(3)当通过字校验的连续一帧电文比特存储完毕，根据卫星导航电文中的时间信息和跟踪通道给出的比特同步信号作为时间戳，可计算得到周计数器以及周内秒计数器以及当前电文比特在超帧中的位置，该过程称为时间同步，若时间同步已完成，将连续一帧的电文存入超帧电文存储模块中。其中超帧电文存储模块的存储容量为一个超帧的电文比特数；

(4)当连续一个超帧且通过字校验的电文比特存储完毕，等待比特预测请求信号；

(5)当收到比特预测请求信号时，根据时间同步信息，反馈当前电文比特的预测值。

Images