CN106707307A - 一种卫星导航半周跳变检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星导航半周跳变检测方法及装置，基于伪码宽度跳变，不需要读取每个伪码宽度的相位信息以及每一个数据位的初始和结束相位信息，只需要通过读取每个数据位的非连续相干积分数据，以及每个数据位的相位信息，从而精确判断半周跳变的位置并校正。

Description

一种卫星导航半周跳变检测方法及装置

技术领域

本发明涉及高精度卫星导航接收机，特别是一种卫星导航半周跳变检测方法及装置。

背景技术

载波环短暂失锁，导致整周计数发生错误的现象称为周跳，引起周跳的原因可分为两类：接收信号变化和接收机故障。接收信号变化主要包括卫星信号中断、接收信号功率降低、多径信号的影响等；接收机发生故障时也可能引发周跳，如晶振不稳定，环路参数设置不合理等。此外，接收机受外部信号干扰时也可能发生周跳。对于卫星导航接收机而言，可以通过使用载波相位整周模糊度估计方法，其估计精度远高于半周模糊度估计，能检测出载波相位的整周跳变，然而无法检测出载波相位的半周跳变。半周跳变会导致数据的反向，导致解算出错。因此，检测半周跳变的存在和具体位置是高精度卫星导航接收机的关键所在。

目前，多数的半周跳变检测方法，都需要利用相位的连续信息。其中，发明专利“快速周跳检测和校正”(公开号：CN102439928)利用同步符号块的最后同步符号相位计算相位模糊角，并判断其计算的相位模糊角与前一个计算的相位模糊角的差别，进而判断出周跳。此方法需要知道每一个符号信息的相位信息。而对于卫星导航接收机而言，读取每一个伪码(1ms)宽度的相位信息具有较高的复杂度。

此外，发明专利“一种周跳的检测方法、装置及接收机”(公开号：CN103547344B)需要通过利用每一个训练序列初始相位信息和结束相位信息，进而判断出周跳。该方法需要精确知道每个训练序列(伪码)的初始和结束码相位信息，需要精确计算相位跳变的瞬时状态，不利于硬件接收机的实现。

发明专利“一种高精度定向接收机载波半周跳变检测装置及方法”提出了一种定向接收机双通道下的半周跳变检测方法，然而并不适用于单点定位接收机下的半周跳变检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种卫星导航半周跳变检测方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种卫星导航半周跳变检测方法，包括以下步骤：

1)通过射频通道分别将所需频点的射频信号下变频到中频信号；

2)捕获并跟踪锁定中频信号；

3)对中频信号进行位同步操作，剔除NH码的影响；

4)输出每一个数据位的载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值；

5)对所述载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值进行半周跳变检测并校正。

步骤5)的具体实现过程包括以下步骤：

1)将本数据位与上一个时刻的数据位的载波相位观测值做差，设差值为若则认为本数据位不存在半周跳变；否则认为本数据位存在半周跳变；

2)判断当前数据位下相邻两个伪码序列相干积分值之间的乘积是否为正，若为正，则载波相位在当前积分时间下没有发生跳变；若为负，则判断载波相位在当前积分时间下发生了跳变，载波半周跳计数器加1，并记录当前积分时间在本数据位所在的相对位置，当判断完所有积分时间之后，判断载波半周跳计数器是否为奇数，若为偶像，则认定数据位末端还发生了一次载波相位半周跳变；若半周跳变计数器为奇数，则认定在本数据位中发生了载波相位半周跳变，并给出发生半周跳的具体位置；

3)若判断本数据位存在载波相位半周跳变，并且是奇数个半周跳变，则将载波相位翻转180度，即从下一个数据位时刻开始，进行数据翻转操作。

本发明还提供了一种卫星导航半周跳变检测装置，包括：

射频通道：用于将所需频点的射频信号下变频到中频信号；

信号处理模块：用于捕获并跟踪锁定中频信号，对中频信号进行位同步操作，剔除NH码的影响，输出每一个数据位的载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值；

信息处理模块：用于对载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值进行半周跳变检测并校正。

所述信号处理模块包括：

捕获跟踪单元：用于捕获并跟踪锁定中频信号；

同步单元：用于对中频信号进行位同步操作，剔除NH码的影响；

输出单元：用于输出每一个数据位的载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明不需要读取每个伪码宽度的相位信息以及每一个数据位的初始和结束相位信息，只需要通过读取每个数据位的非连续相干累加值，以及每个数据位的相位信息，就可以精确判断半周跳变的位置并校正；本发明方法简单，利于硬件接收机的实现。

附图说明

图1为本发明实施例装置结构框图。

具体实施方式

如图1所示。其中，本发明各个模块的功能和整体实现流程如下：

步骤1：通过射频通道分别将所需频点的射频信号下变频到中频信号；

步骤2：中频信号经过信号处理模块被捕获并跟踪锁定；

步骤3：对信号进行位同步操作，剔除NH码的影响；

步骤4：信息处理模块输出每一个数据位的载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值；

步骤5：对信号处理模块输出的载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值进行半周跳变检测并校正。

本发明提出的半周跳变检测的原理和具体实现过程包括：

1、判断本数据位是否存在半周跳变；

通过利用本数据位与上一个时刻的数据位的载波相位观测值做差，设差值为若则认为本数据位不存在周跳；否则认为本数据位存在周跳。

2、判断存在周跳的数据位周跳发生的具体位置。

对于不同系统、不同的频点，不同卫星每一个数据位的数据时间长度不同。以北斗系统B1频点6号星为例，数据位的时间长度为20ms，每一个数据位由20个1ms的伪码宽度组成，并加载NH码。剔除NH码的影响，从理论而言，每个1ms宽度的积分累加值都必须同符号。然而，由于存在载波半周跳变，会导致某些积分累加值发生跳变，进而影响数据的一致性。因此，本发明方法采用简单易用的计数器方式，判断周跳的位置：判断相邻两个积分累加值之间的乘积是否为正，若为正，则载波相位在当前积分时间下没有发生跳变；若为负，则判断载波相位在当前积分时间下发生了跳变，载波半周跳计数器加1，并记录当前积分时间在本数据位所在的相对位置。当判断完所有积分时间之后，判断载波半周跳计数器是否为奇数，若为偶像，则认定数据位末端还发生了一次载波相位半周跳；若半周跳计数器为奇数，则认定在本数据位中发生了载波相位半周跳，并给出发生半周跳的具体位置。

3、半周跳变校正。

若判断本数据位存在载波相位半周跳(并且是奇数个半周跳)，则将载波相位翻转180度，即从下一个数据位时刻开始，进行数据翻转操作。

Claims (4)

1.一种卫星导航半周跳变检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过射频通道分别将所需频点的射频信号下变频到中频信号；

2)捕获并跟踪锁定中频信号；

3)对中频信号进行位同步操作，剔除NH码的影响；

4)输出每一个数据位的载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值；

5)对所述载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值进行半周跳变检测并校正。

2.根据权利要求1所述的卫星导航半周跳变检测方法，其特征在于，步骤5)的具体实现过程包括以下步骤：

1)将本数据位与上一个时刻的数据位的载波相位观测值做差，设差值为若则认为本数据位不存在半周跳变；否则认为本数据位存在半周跳变；

2)判断当前数据位下相邻两个伪码序列相干积分累加值之间的乘积是否为正，若为正，则载波相位在当前积分时间下没有发生跳变；若为负，则判断载波相位在当前积分时间下发生了跳变，载波半周跳计数器加1，并记录当前积分时间在本数据位所在的相对位置，当判断完所有积分时间之后，判断载波半周跳计数器是否为奇数，若为偶像，则认定数据位末端还发生了一次载波相位半周跳变；若半周跳变计数器为奇数，则认定在本数据位中发生了载波相位半周跳变，并给出发生半周跳的具体位置；

3)若判断本数据位存在载波相位半周跳变，并且是奇数个半周跳变，则将载波相位翻转180度，即从下一个数据位时刻开始，进行数据翻转操作。

3.一种卫星导航半周跳变检测装置，其特征在于，包括：

射频通道：用于将所需频点的射频信号下变频到中频信号；

信号处理模块：用于捕获并跟踪锁定中频信号，对中频信号进行位同步操作，剔除NH码的影响；输出每一个数据位的载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值；

信息处理模块：用于对载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值进行半周跳变检测并校正。

4.根据权利要求3所述的卫星导航半周跳变检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：

捕获跟踪单元：用于捕获并跟踪锁定中频信号；

同步单元：用于对中频信号进行位同步操作，剔除NH码的影响；

输出单元：用于输出每一个数据位的载波相位观测值和数据位的N个非连续相干积分累加值。