CN107340528A - 一种实现高动态导航跟踪的方法和装置 - Google Patents

一种实现高动态导航跟踪的方法和装置 Download PDF

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CN107340528A CN201610280396.9A CN201610280396A CN107340528A CN 107340528 A CN107340528 A CN 107340528A CN 201610280396 A CN201610280396 A CN 201610280396A CN 107340528 A CN107340528 A CN 107340528A
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Abstract

一种实现高动态导航跟踪的方法和装置，包括：接收机判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅰ的信息，分别生成频率为第j次调整频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；接收机将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；接收机判断出第(j+j0)次到第(j+j0+N)次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅱ的信息。

Description

一种实现高动态导航跟踪的方法和装置
技术领域
本发明涉及但不限于导航接收技术，尤指一种实现高动态导航跟踪的方法和装置。
背景技术
随着科学技术的发展，人类对导航定位技术的研究跨入了卫星定位时代。为了能够在全球范围内、全天候地提供精确的位置以及速度信息，全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)的概念被提出。GNSS在众多领域有着非常重要的作用，其中包括军事、导航、勘探、监测、测量、通信授时等等，随着近年民用应用的快速发展，在日常生活中GNSS已经逐渐深入，从移动终端、个人电脑、汽车、民用飞机到导弹、战机都离不开卫星导航技术。全球多个国家都在努力发展卫星导航技术，目前存在多个卫星导航系统，不同国家之间既独立竞相发展卫星导航技术又相互兼容系统，形成繁荣的GNSS。
GNSS包括美国的全球定位系统(GPS，Global Position System)，俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)卫星导航系统、欧洲的伽利略(Galileo)卫星定位系统和中国的北斗卫星导航系统(Compass Navigation Satellite System)。其中，美国的GPS是第一个覆盖全球的空间卫星导航系统，其卫星星座共有32颗卫星，采用码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)的卫星寻址方式。目前，美国正在加速GPS现代化和第三代GPS的研发工作，在新的GPS卫星中增加L2C和L5两个民用信号及一个军用M码信号。俄罗斯的GLONASS卫星导航系统与GPS原理和功能类似，其卫星星座由24颗卫星组成，采用频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)的卫星寻址方式。目前，俄罗斯正在进行GLONASS现代化工作，采用CDMA方式实现与GPS和Galileo卫星定位系统的兼容并且可以提供更多的民用服务。“北斗1号”是中国自主研发的由3颗卫星组成的第一代卫星导航系统，没有测距和测高的功能。正在建设的“北斗2号”是由3颗倾斜同步轨道卫星、27颗中轨道卫星和5颗地球静止轨道卫星组成，可满足全球覆盖的条件，为我国陆地、海洋、空中和空间的各类军事和民用提供多种应用保障。
作为GPS中的核心组成部分，GPS接收机主要的用途就是接收卫星下发的信号，并从中提取出导航电文信息和伪距观测量用于定位解算。因此，在不同的环境下需要设计高性能的基带处理算法来捕获和跟踪接收到的GPS信号，以此获得导航电文信息和伪距观测量。在GPS卫星信号发射端，GPS载波信号上调制有粗/捕获码(C/A码)和导航电文信息。相应地，在GPS接收端，为了从接收到的卫星信号中解调出导航电文信息，GPS接收机需要通过混频技术彻底地剥离接收到的卫星信号(即数字中频信号)中包括多普勒频移在内的载波，并且需要通过C/A码相关运算再彻底地剥离混频后的信号中的C/A码。GPS接收机包括两个环路：载波跟踪环路和码跟踪环路。其中，GPS接收机通过载波跟踪环路不断调整其本地复制的载波，使复制的载波的频率(或相位)与接收到的卫星信号的载波的频率(或相位)保持一致，然后经过下变频混频实现载波剥离。GPS接收机通过码跟踪环路不断调整其本地复制的C/A码，使其复制的C/A码的相位与混频后的信号的C/A码的相位保持一致，然后经过码相关运算实现C/A码的剥离。GPS接收机实现跟踪之后，可获得用于卫星定位的精细的多普勒频移和C/A码的码相位值。
传统的高动态导航跟踪的方法基本上是以锁相环(PLL，Phase LockedLoop)与锁频环(FLL，Frequency Locked Loop)结合为基础。PLL一般适用于中低动态的场景中，跟踪精度比FLL高。虽然FLL跟踪精度较差，但是它有更好的动态适应性。在传统的高动态载波跟踪中，当接收机以中低速运动时采用PLL跟踪，以较窄的环路带宽获取较高的跟踪精度；当接收机较高速运动时，环路切换到FLL，以较宽的环路带宽适应动态的环境。
图1为一种典型的传统的高动态导航跟踪方法的示意图。如图1所示，当捕获阶段成功捕获到可见的卫星，并得到粗略的C/A码码相位和多普勒频率时，进入到跟踪阶段。接收到的卫星信号先与伪码数控振荡器根据捕获到的粗略的C/A码码相位生成的C/A码进行相关，剥离C/A码。相关后的信号分别与载波数控振荡器生成的频率为捕获到的粗略的多普勒频率的I路(余弦)和Q路(正弦)本地载波信号进行混频，剥离载波信号。I路混频后的信号和Q路混频后的信号分别进行相干积分或非相干积分，即积累一定时间的混频信号以便提高信噪比。I路积分后的信号和Q路积分后的信号分别进入鉴频器进行鉴频处理。
当跟踪环路开始工作时，由切换判决模块判断鉴频器输出的频率误差(即相关后的信号的频率和载波数控振荡器产生的I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率之间的差值)是否满足FLL的工作范围来判断是否需要进行切换。
图2为传统的切换判决模块的实现示意图。如图2所示，切换判决模块将鉴频器输出的频率误差fe与FLL的第一锁定门限△f比较，当fe大于△f时，此时FLL失锁，重新执行捕获卫星信号的步骤。当fe小于或等于△f时，由频率误差得到相位误差θe，如果相位误差小于或等于PLL的第二锁定门限△θ，则将θe发送给环路滤波器，环路滤波器进行滤波后将相位误差θe发送给载波数控振荡器，载波数控振荡器生成初始相位为上一次的的初始相位和相位误差θe之间的和值的I路本地载波信号和Q路本地载波信号。
如果θe大于△θ，则将fe发送给环路滤波器，环路滤波器进行滤波后将频率误差fe发送给载波数控振荡器，载波数控振荡器生成频率为上一次的频率和频率误差fe之间的和值的I路本地载波信号和Q路本地载波信号。
上述方法中，由于在高动态环境中多普勒频率较大且频率变化较快，因此跟踪环在FLL和PLL之间不停地切换，而每次PLL和FLL的切换都会引起跟踪结果产生抖动，极大地恶化跟踪效果。此外，仅依靠FLL对动态环境的适应性很难在较高动态的环境下跟踪信号。因此，传统的高动态载波跟踪环路在高动态环境中的适应能力较差且跟踪效果不好。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种实现高动态导航跟踪的方法和装置，能够提高跟踪的效果。
为了达到上述目的，本发明提出了一种实现高动态导航跟踪的方法，包括：
接收机判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅰ的信息，分别生成频率为第j次调整频率或捕获阶段获得的粗略的多普勒频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
接收机将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；其中，第j次频率误差为相关后的信号的频率和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率之间的差值；
接收机判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，继续执行分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号，直到接收机判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅱ的信息，并继续执行判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
其中，第j次调整频率为第(j-1)次I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率和第(j-1)次频率误差之间的和值；j，j0，N为大于或等于1的整数。
可选的，当所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机继续执行所述分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
可选的，所述接收机判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将第一计数器加1；
所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将所述第一计数器清零。
可选的，当所述接收机判断出所述第j次频率误差大于所述第一锁定门限时，该方法还包括：
所述接收机将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅲ的信息，并继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤。
可选的，当所述接收机判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅱ的信息时，该方法还包括：
所述接收机生成相位为第j次调整相位的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
所述接收机将所述I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴相处理得到所述相关后的信号的相位和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的相位之间的第j次相位误差；
所述接收机判断出所述第j次相位误差小于或等于第二锁定门限，继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
其中，所述第j次调整相位为所述第(j-1)次生成的I路本地载波信号和所述Q路本地载波信号的相位和第(j-1)次相位误差之间的和值。
可选的，当所述接收机判断出所述第j次相位误差大于所述第二锁定门限时，在继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤之前还包括：
所述接收机将所述表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅰ的信息。
可选的，当所述接收机判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅲ的信息时，该方法还包括：
所述接收机估算最佳加速度，根据所述最佳加速度估算最佳加加速度；
所述接收机根据所述最佳加速度和所述最佳加加速度估算所述最佳频率；
所述接收机分别生成频率为所述最佳频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
所述接收机将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；
接收机判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，继续执行估计最佳加速度，直到所述接收机判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路I的信息，并继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤。
可选的，所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机继续执行所述分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
可选的，所述接收机判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将第二计数器加1；
所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将所述第二计数器清零。
可选的，所述接收机估算最佳加速度包括：
所述接收机生成X个频率为的本地信号；其中；X为大于或等于1的整数，f为所述本地信号的频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ai＝amin+(i-1)Δa，amin为预设的加速度的最小值，Δa为相邻两个加速度之间的差值，t为时间；
所述接收机分别将所述X个本地信号与来自卫星的中频信号进行混频；
所述接收机分别将X个混频后的信号进行傅里叶变换；
所述接收机估算X个傅里叶变换后的信号的峰值最大的信号对应的加速度为最佳加速度。
可选的，所述根据所述最佳加速度估算最佳加加速度包括：
所述接收机生成Y个频率为的本地信号；其中，Y为大于或等于1的整数，f为所述本地信号的频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ap为所述最佳加速度，bj＝bmin+(j-1)Δb，bmin为预设的加加速度的最小值，Δb为相邻两个加加速度之间的差值，t为时间；
所述接收机分别将所述Y个本地信号与来自卫星的中频信号进行混频；
所述接收机分别将Y个混频后的信号进行傅里叶变换；
所述接收机估算Y个傅里叶变换后的信号的峰值最大的信号对应的加加速度为所述最佳加加速度。
可选的，所述接收机根据最佳加速度和最佳加加速度估算所述最佳频率包括：
所述接收机按照公式估算所述最佳频率；
其中，fp为所述最佳频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ap为所述最佳加速度，bp为所述最佳加加速度，t为时间。
本发明实施例还提出了一种实现高动态导航跟踪的装置，包括：
生成模块，用于判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅰ的信息，分别生成频率为第j次调整频率或捕获阶段获得的粗略的多普勒频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；接收到第一通知消息，继续执行分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号，直到接收到第二通知消息，继续执行判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
第一处理模块，用于将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
第二处理模块，用于将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；其中，第j次频率误差为相关后的信号的频率和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率之间的差值；
判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，向生成模块发送第一通知消息；判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅱ的信息，并向生成模块发送第二通知消息；
其中，第j次调整频率为第(j-1)次I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率和第(j-1)次频率误差之间的和值；j，j0，N为大于或等于1的整数。
可选的，所述第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，向所述生成模块发送第三通知消息；
所述生成模块还用于：
接收到所述第三通知消息，继续执行所述分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
可选的，所述第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，将第一计数器加1；判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，将所述第一计数器清零。
可选的，所述第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次频率误差大于所述第一锁定门限时，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅲ的信息，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
可选的，所述生成模块还用于：
当判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅱ的信息时，生成相位为第j次调整相位的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述第二处理模块还用于：
将所述I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴相处理得到所述相关后的信号的相位和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的相位之间的第j次相位误差；
判断出所述第j次相位误差小于或等于第二锁定门限，向所述生成模块发送所述第一通知消息；
其中，所述第j次调整相位为所述第(j-1)次生成的I路本地载波信号和所述Q路本地载波信号的相位和第(j-1)次相位误差之间的和值。
可选的，所述第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次相位误差大于所述第二锁定门限时，将所述表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅰ的信息，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
可选的，所述生成模块还用于：
当判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅲ的信息时，估算最佳加速度，根据所述最佳加速度估算最佳加加速度；根据所述最佳加速度和所述最佳加加速度估算所述最佳频率；分别生成频率为所述最佳频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；接收到第四通知消息，继续执行估算最佳加速度；直到接收到第五通知消息，继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
所述第二处理模块还用于：
将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；
判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，向所述生成模块发送第四通知消息；判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路I的信息，并向所述生成模块发送所述第五通知消息。
可选的，所述第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于或等于第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
可选的，所述第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，第二计数器加1；判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，将所述第二计数器清零。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案包括：接收机判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅰ的信息，分别生成频率为第j次调整频率或捕获阶段获得的粗略的多普勒频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；接收机将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；其中，第j次频率误差为相关后的信号的频率和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率之间的差值；接收机判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，继续执行分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号，直到接收机判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅱ的信息，并继续执行判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；其中，第j次调整频率为第(j-1)次I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率和第(j-1)次频率误差之间的和值；j，j0，N为大于或等于1的整数。通过本发明实施例的方案，在接收机判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差小于第一预设门限时，才切换为环路II，从而提高了跟踪的效果。
附图说明
下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。
图1为一种典型的传统的高动态导航跟踪方法的示意图；
图2为传统的切换判决模块的实现示意图；
图3为本发明实施例一种实现高动态导航跟踪的方法的流程图；
图4为本发明实施例一种实现高动态导航跟踪的装置的结构组成示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。
参见图3，本发明实施例提出了一种实现高动态导航跟踪的方法，包括：
步骤300、接收机判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅰ的信息，分别生成频率为第j次调整频率或捕获阶段获得的粗略的多普勒频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号。
本步骤中，在第一次迭代时，分别生成频率为捕获阶段获得的粗略的多普勒频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；从第二次迭代开始，分别生成频率为第j次调整频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号。
本步骤中，第j次调整频率为第(j-1)次I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率和第(j-1)次频率误差之间的和值；j，j0，N为大于或等于1的整数。
本步骤中，生成的I路本地载波信号为cos(2π(f+△f)t+θ0+△θ)，Q路本地载波信号为sin(2π(f+△f)t+θ0+△θ)；或者，I路本地载波信号为sin(2π(f+△f)t+θ0+△θ)，Q路本地载波信号为cos(2π(f+△f)t+θ0+△θ)。
其中，f为第(j-1)次的I路或Q路本地载波信号的频率，△f为第(j-1)次频率误差，t为时间，θ0为初始相位，△θ为第(j-1)次相位误差，由于工作在环路I时，不进行鉴相，取△θ为0。
步骤301、接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分。
本步骤中，相关后的信号是指将接收到的卫星信号与C/A码进行相关得到的信号。具体实现可以采用本领域技术人员的公知技术实现，并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。
其中，C/A码是根据捕获阶段捕获到的粗略的C/A码码相位生成的。
步骤302、接收机将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；其中，第j次频率误差为相关后的信号的频率和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率之间的差值。
步骤303、接收机判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，继续执行分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号，直到接收机判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅱ的信息，并继续执行判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤。
本步骤中，第一锁定门限大于第一预设门限。
可选的，当接收机判断出第j次频率误差小于或等于第一锁定门限，且第j次频率误差大于第一预设门限时，该方法还包括：
接收机继续执行分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
可选的，接收机判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将第一计数器加1；
所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将所述第一计数器清零。
可选的，当接收机判断出第j次频率误差大于第一锁定门限时，该方法还包括：
接收机将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅲ的信息，并继续执行判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤。
可选的，当接收机判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅱ的信息时，该方法还包括：
所述接收机生成相位为第j次调整相位的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
所述接收机将所述I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴相处理得到所述相关后的信号的相位和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的相位之间的第j次相位误差；
所述接收机判断出所述第j次相位误差小于或等于第二锁定门限，继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
其中，所述第j次调整相位为所述第(j-1)次生成的I路本地载波信号和所述Q路本地载波信号的相位和第(j-1)次相位误差之间的和值。
其中，生成的I路本地载波信号为cos(2π(f+△f)t+θ0+△θ)，Q路本地载波信号为sin(2π(f+△f)t+θ0+△θ)；或者，I路本地载波信号为sin(2π(f+△f)t+θ0+△θ)，Q路本地载波信号为cos(2π(f+△f)t+θ0+△θ)。
由于工作在环路II，不进行鉴频，取△f为0。
可选的，当所述接收机判断出所述第j次相位误差大于所述第二锁定门限时，在继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤之前还包括：
接收机将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅰ的信息。
可选的，当接收机判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅲ的信息时，该方法还包括：
接收机估算最佳加速度，根据所述最佳加速度估算最佳加加速度；
所述接收机根据所述最佳加速度和所述最佳加加速度估算所述最佳频率；
所述接收机分别生成频率为所述最佳频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
所述接收机将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；
接收机判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，继续执行估计最佳加速度，直到所述接收机判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路I的信息，并继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤。
可选的，接收机连续M次中一旦判断出所述第j次频率误差小于或等于第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机继续执行所述分别生成频率为所述第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
可选的，所述接收机每一次判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将第二计数器加1；
所述接收机连续M次中一旦判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将所述第二计数器清零。
其中，接收机估算最佳加速度包括：
接收机生成X个频率为的本地信号；其中；X为大于或等于1的整数，f为本地信号的频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ai＝amin+(i-1)Δa，amin为预设的加速度的最小值，Δa为相邻两个加速度之间的差值，t为时间；
接收机分别将X个本地信号与来自卫星的中频信号进行混频；
接收机分别将X个混频后的信号进行傅里叶变换；
接收机估算X个傅里叶变换后的信号的峰值最大的信号对应的加速度为最佳加速度。
其中，根据最佳加速度估算最佳加加速度包括：
接收机生成Y个频率为的本地信号；其中，Y为大于或等于1的整数，f为本地信号的频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ap为最佳加速度，bj＝bmin+(j-1)Δb，bmin为预设的加加速度的最小值，Δb为相邻两个加加速度之间的差值，t为时间；
接收机分别将Y个本地信号与来自卫星的中频信号进行混频；
接收机分别将Y个混频后的信号进行傅里叶变换；
接收机估算Y个傅里叶变换后的信号的峰值最大的信号对应的加加速度为最佳加加速度。
其中，接收机根据最佳加速度和最佳加加速度估算最佳频率包括：
接收机按照公式估算最佳频率；
其中，fp为最佳频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ap为最佳加速度，bp为最佳加加速度，t为时间。
参见图4，本发明实施例还提出了一种实现高动态导航跟踪的装置，包括：
生成模块，用于判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅰ的信息，分别生成频率为第j次调整频率或捕获阶段获得的粗略的多普勒频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；接收到第一通知消息，继续执行分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号，直到接收到第二通知消息，继续执行判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
第一处理模块，用于将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
第二处理模块，用于将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；其中，第j次频率误差为相关后的信号的频率和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率之间的差值；
判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，向生成模块发送第一通知消息；判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅱ的信息，并向生成模块发送第二通知消息；
其中，第j次调整频率为第(j-1)次I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率和第(j-1)次频率误差之间的和值；j，j0，N为大于或等于1的整数。
本发明实施例的装置中，第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，向所述生成模块发送第三通知消息；
所述生成模块还用于：
接收到所述第三通知消息，继续执行所述分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
本发明实施例的装置中，第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，将第一计数器加1；判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，将所述第一计数器清零。
本发明实施例的装置中，第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次频率误差大于所述第一锁定门限时，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅲ的信息，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
本发明实施例的装置中，生成模块还用于：
当判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅱ的信息时，生成相位为第j次调整相位的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述第二处理模块还用于：
将所述I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴相处理得到所述相关后的信号的相位和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的相位之间的第j次相位误差；
判断出所述第j次相位误差小于或等于第二锁定门限，向所述生成模块发送所述第一通知消息；
其中，所述第j次调整相位为所述第(j-1)次生成的I路本地载波信号和所述Q路本地载波信号的相位和第(j-1)次相位误差之间的和值。
本发明实施例的装置中，第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次相位误差大于所述第二锁定门限时，将所述表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅰ的信息，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
本发明实施例的装置中，生成模块还用于：
当判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅲ的信息时，估算最佳加速度，根据所述最佳加速度估算最佳加加速度；根据所述最佳加速度和所述最佳加加速度估算所述最佳频率；分别生成频率为所述最佳频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；接收到第四通知消息，继续执行估算最佳加速度；直到接收到第五通知消息，继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
所述第二处理模块还用于：
将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；
判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，向所述生成模块发送第四通知消息；判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路I的信息，并向所述生成模块发送所述第五通知消息。
本发明实施例的装置中，第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于或等于第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
本发明实施例的装置中，第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，第二计数器加1；判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，将所述第二计数器清零。
需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种实现高动态导航跟踪的方法，其特征在于，包括：
接收机判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅰ的信息，分别生成频率为第j次调整频率或捕获阶段获得的粗略的多普勒频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
接收机将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；其中，第j次频率误差为相关后的信号的频率和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率之间的差值；
接收机判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，继续执行分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号，直到接收机判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅱ的信息，并继续执行判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
其中，第j次调整频率为第(j-1)次I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率和第(j-1)次频率误差之间的和值；j，j0，N为大于或等于1的整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机继续执行所述分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收机判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将第一计数器加1；
所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将所述第一计数器清零。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述接收机判断出所述第j次频率误差大于所述第一锁定门限时，该方法还包括：
所述接收机将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅲ的信息，并继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述接收机判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅱ的信息时，该方法还包括：
所述接收机生成相位为第j次调整相位的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
所述接收机将所述I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴相处理得到所述相关后的信号的相位和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的相位之间的第j次相位误差；
所述接收机判断出所述第j次相位误差小于或等于第二锁定门限，继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
其中，所述第j次调整相位为所述第(j-1)次生成的I路本地载波信号和所述Q路本地载波信号的相位和第(j-1)次相位误差之间的和值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述接收机判断出所述第j次相位误差大于所述第二锁定门限时，在继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤之前还包括：
所述接收机将所述表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅰ的信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述接收机判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅲ的信息时，该方法还包括：
所述接收机估算最佳加速度，根据所述最佳加速度估算最佳加加速度；
所述接收机根据所述最佳加速度和所述最佳加加速度估算所述最佳频率；
所述接收机分别生成频率为所述最佳频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述接收机将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
所述接收机将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；
接收机判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，继续执行估计最佳加速度，直到所述接收机判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路I的信息，并继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机继续执行所述分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述接收机判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将第二计数器加1；
所述接收机判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，该方法还包括：
所述接收机将所述第二计数器清零。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述接收机估算最佳加速度包括：
所述接收机生成X个频率为的本地信号；其中；X为大于或等于1的整数，f为所述本地信号的频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ai＝amin+(i-1)Δa，amin为预设的加速度的最小值，Δa为相邻两个加速度之间的差值，t为时间；
所述接收机分别将所述X个本地信号与来自卫星的中频信号进行混频；
所述接收机分别将X个混频后的信号进行傅里叶变换；
所述接收机估算X个傅里叶变换后的信号的峰值最大的信号对应的加速度为最佳加速度。
11.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据所述最佳加速度估算最佳加加速度包括：
所述接收机生成Y个频率为的本地信号；其中，Y为大于或等于1的整数，f为所述本地信号的频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ap为所述最佳加速度，bj＝bmin+(j-1)Δb，bmin为预设的加加速度的最小值，Δb为相邻两个加加速度之间的差值，t为时间；
所述接收机分别将所述Y个本地信号与来自卫星的中频信号进行混频；
所述接收机分别将Y个混频后的信号进行傅里叶变换；
所述接收机估算Y个傅里叶变换后的信号的峰值最大的信号对应的加加速度为所述最佳加加速度。
12.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述接收机根据最佳加速度和最佳加加速度估算所述最佳频率包括：
所述接收机按照公式估算所述最佳频率；
其中，fp为所述最佳频率，fd为捕获阶段得到的粗略的多普勒频率，ap为所述最佳加速度，bp为所述最佳加加速度，t为时间。
13.一种实现高动态导航跟踪的装置，其特征在于，包括：
生成模块，用于判断出表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅰ的信息，分别生成频率为第j次调整频率或捕获阶段获得的粗略的多普勒频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；接收到第一通知消息，继续执行分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号，直到接收到第二通知消息，继续执行判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
第一处理模块，用于将相关后的信号分别与生成的I路本地载波信号和Q路本地载波信号进行混频，分别将I路混频后的信号和Q路混频后的信号进行积分；
第二处理模块，用于将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；其中，第j次频率误差为相关后的信号的频率和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率之间的差值；
判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，向生成模块发送第一通知消息；判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+N)次频率误差均小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅱ的信息，并向生成模块发送第二通知消息；
其中，第j次调整频率为第(j-1)次I路本地载波信号或Q路本地载波信号的频率和第(j-1)次频率误差之间的和值；j，j0，N为大于或等于1的整数。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，向所述生成模块发送第三通知消息；
所述生成模块还用于：
接收到所述第三通知消息，继续执行所述分别生成频率为第(j+1)次调整频率的第(j+1)次I路本地载波信号和Q路本地载波信号的步骤。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，将第一计数器加1；判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，将所述第一计数器清零。
16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次频率误差大于所述第一锁定门限时，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅲ的信息，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述生成模块还用于：
当判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅱ的信息时，生成相位为第j次调整相位的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；
所述第二处理模块还用于：
将所述I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴相处理得到所述相关后的信号的相位和I路本地载波信号或Q路本地载波信号的相位之间的第j次相位误差；
判断出所述第j次相位误差小于或等于第二锁定门限，向所述生成模块发送所述第一通知消息；
其中，所述第j次调整相位为所述第(j-1)次生成的I路本地载波信号和所述Q路本地载波信号的相位和第(j-1)次相位误差之间的和值。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于：
当判断出所述第j次相位误差大于所述第二锁定门限时，将所述表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路Ⅰ的信息，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
19.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述生成模块还用于：
当判断出所述表示选择某一个环路的信息为表示选择环路Ⅲ的信息时，估算最佳加速度，根据所述最佳加速度估算最佳加加速度；根据所述最佳加速度和所述最佳加加速度估算所述最佳频率；分别生成频率为所述最佳频率的第j次I路本地载波信号和Q路本地载波信号；接收到第四通知消息，继续执行估算最佳加速度；直到接收到第五通知消息，继续执行所述判断表示选择某一个环路的信息为表示选择哪一个环路的信息的步骤；
所述第二处理模块还用于：
将I路积分后的信号和Q路积分后的信号进行鉴频处理得到第j次频率误差；
判断出第j次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j次频率误差小于或等于第一预设门限，向所述生成模块发送第四通知消息；判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于第一锁定门限，且判断出第j0次到第(j0+M)次频率误差小于或等于第一预设门限，将表示选择某一个环路的信息更改为表示选择环路I的信息，并向所述生成模块发送所述第五通知消息。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于或等于第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，向所述生成模块发送所述第一通知消息。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块还用于：
判断出所述第j次频率误差小于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差小于或等于所述第一预设门限时，第二计数器加1；判断出所述第j次频率误差小于或等于所述第一锁定门限，且所述第j次频率误差大于所述第一预设门限时，将所述第二计数器清零。
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