CN109633714A - 一种高w码适应性的l2p(y)信号跟踪方法 - Google Patents

一种高w码适应性的l2p(y)信号跟踪方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109633714A
CN109633714A CN201811603347.XA CN201811603347A CN109633714A CN 109633714 A CN109633714 A CN 109633714A CN 201811603347 A CN201811603347 A CN 201811603347A CN 109633714 A CN109633714 A CN 109633714A
Authority
CN
China
Prior art keywords
code
signal
gps
freuqncy signal
carrier wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811603347.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109633714B (zh
Inventor
王延光
曲博
韩星远
张蓬
李龙龙
韩琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Institute of Space Radio Technology
Original Assignee
Xian Institute of Space Radio Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Institute of Space Radio Technology filed Critical Xian Institute of Space Radio Technology
Priority to CN201811603347.XA priority Critical patent/CN109633714B/zh
Publication of CN109633714A publication Critical patent/CN109633714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109633714B publication Critical patent/CN109633714B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/24Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/30Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/24Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/29Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,接收机首先剥离GPS L1P(Y)中频信号的载波和扩频码;通过第一低通滤波器得到GPS L1P(Y)上调制的W码;然后剥离GPS L2P(Y)中频信号的载波和扩频码,通过第二低通滤波器得到GPS L2P(Y)中频信号上调制的W码;两个W码相乘即可剔除W码,获得GPS L2P(Y)中频信号的载波残差;经过锁相环和VCO后得到恢复后的GPS L2P(Y)中频信号的载波,实现相位跟踪。本发明不需要估计W码码速率,只需使用ICD文件中的公开信息即可实现跟踪,避免了由于W码码速率估计不准确带来的Z跟踪信号处理损失的问题。

Description

一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法
技术领域
本发明涉及一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,属于GPS双频跟踪领域。
背景技术
为了达到高精度定位的需要,GPS接收机需要通过接收双频信号实现导航定位,现有使用最广的GPS双频信号是L1C/A码和L2P(Y)码双频GPS接收机。
GPS卫星同时在L1和L2两个独立载波上发射导航信号,其频率分别为1575.42MHz和1227.60MHz,L1频率由C/A码和P(Y)两种PRN码调制,其载波相位正交。L2频率只调制P(Y)码信号。为了达到保密的目的,Y码是由P码(码型公开周期为7天,码速率10.23MHz)和W码(码型未知,无周期,码速率约500KHz)异或产生。除了美军授权用户外,普通用户只能通过无码或半无码跟踪技术实现L2信号测量。
在信号加密条件下,为了从L2P(Y)码信号中获取伪距及载波相位信息,促进了L2(Y)信号跟踪技术的发展,这些技术在无需W码授权的条件下跟踪L2信号。相关技术主要分为无码跟踪技术和半无码跟踪技术。无码跟踪技术假设不知道Y码任何码型信息,只利用已知的10.23MHz码速率,通过L1辅助L2进行跟踪。半无码技术不仅利用L1P信号和L2P信号的相关性还利用了Y码是由P码和W码异或产生切P码的码型和码速率已知、W码的码速率近似为500KHz的特性提高系统的灵敏度。
K.T.Woo在“OPTIMUM SEMI-CODELESS CARRIERPHASE TRACKING OF L2”,The 12thInternational Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute ofnavigation,总结了L2P码跟踪方法,认为Z跟踪法是一种高效简洁的P码半无码跟踪方法,并在国内被广泛被引用,如“GPS半无码跟踪技术仿真与性能分析”黄静,姚铮,陆明泉,2010-第一届中国卫星导航学术年会等。
实现Z跟踪有两个前提,①P码码型码速率已知;②W码的码速率或码片长度组合方式已知。其中条件①可以在GPS ICD文件(接口控制文件)中获取,条件②是各种研究对W可能码速率的总结,因为GPS ICD只约束了W码的码速率约为500KHz,并未给出其具体值。
姚铮等在“应用于GPS接收机的序贯检测器性能分析”《清华大学学报(自然科学版)》ISTIC EI PKU-2007年7期分析W码的码速率并不是固定的,但是和产生P码的其中一个子码X1A是同步的。X1A码的速率和P码速率一致为10.23MHz,并且其长度4092个P码。W码的速率是按照一定的模式变化的,可以表达为:M/2个码长为A个P码的W码跟随着N/2个码长为B个P码的W码。A和B都接近20而且在一个X1A周期内重复,即:AM+BN=4092。根据实验可以得到,A=18,B=24,M=94,N=100。此结果是对W码速率的估计值非准确值。W码码速率估计不准确会导致Z跟踪出现信号损失。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,不需要估计W码码速率,避免了由于W码码速率估计不准确带来的Z跟踪信号处理损失问题。
本发明的技术解决方案是:
一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,包括如下步骤:
(1)接收机对数字化后的GPS L1P(Y)中频信号进行处理,剥离其载波和扩频码;
(2)对剥离载波和扩频码后的信号通过第一低通滤波器滤除带外噪声,得到GPSL1P(Y)中频信号上调制的W码;
(3)接收机根据GPS L1P(Y)中频信号的处理结果,剥离GPS L2P(Y)中频信号的载波和扩频码;
(4)将步骤(3)剥离扩频码后的信号通过第二低通滤波器滤除带外噪声,得到GPSL2P(Y)中频信号上调制的W码;
(5)GPS L2P(Y)中频信号上调制的W码和经过延迟的GPS L1P(Y)中频信号上调制的W码相乘即可剔除W码,获得GPS L2P(Y)中频信号的载波残差;
(6)对GPS L2P(Y)中频信号的载波残差进行相干积分,以提高信噪比;
(7)相干积分后的信号经过锁相环进行载波及码跟踪后,得到的信号通过压控振荡器VCO得到恢复后的GPS L2P(Y)中频信号的载波,实现相位跟踪。
所述步骤(1)的实现方法如下:
(2.1)接收机对数字化后的GPS L1P(Y)中频信号进行GPS L1C/A码的捕获跟踪,从而获得L1P(Y)中频信号的准确载波频率和L1P(Y)码的码相位信息;
(2.2)根据L1C/A码的跟踪结果剥离数字化后的GPS L1P(Y)中频信号的载波;
(2.3)根据L1C/A码的跟踪结果产生L1P码,和剥离载波后的GPS L1P(Y)中频信号相乘,相乘后的信号通过第一积分清零器滤除外噪声分量,以剥离扩频码。
所述步骤(2.3)中,第一积分清零器的频率与L1P(Y)中频信号的码速率相同。
所述步骤(2)中,第一低通滤波器带宽设置为ICD文件中规定的W码速率近似值。
所述步骤(3)的实现方法如下:
(5.1)接收机将数字化后的GPS L2P(Y)中频信号与其准确载波频率相乘,剥离GPSL2P(Y)中频信号的载波;
(5.2)步骤(5.1)中剥离载波后的GPS L2P(Y)中频信号与L2P码相乘,相乘后的信号通过第二积分清零器滤除外噪声分量,剥离GPS L2P(Y)中频信号的扩频码。
所述步骤(5.1)中,GPS L2P(Y)中频信号的准确载波频率通过L1P(Y)中频信号的准确载波频率换算得到,L1P(Y)中频信号的准确载波频率由接收机处理得到。
所述步骤(5.2)中,第二积分清零器的频率与L2P(Y)中频信号的码速率相同。
所述步骤(4)中,第二低通滤波器带宽设置为ICD文件中规定的W码速率近似值。
所述步骤(2)中,对通过第一低通滤波器得到的信号求符号处理,即当信号为正时,输出的W码为+1,当信号为负时,输出的W码为-1。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
(1)在GPS ICD文件未正式公布L2信号上调试的W码准确速率的条件下,普通用户只能通过大型天线接收GPS L2P(Y)信号并估计其调制的W码的基本码速率信息,并结合Z跟踪方法实现GPS L2P(Y)信号跟踪。如果W码的码速率估计不准确会造成信号处理损失。本发明回避了对W码速率的精确估计,只需使用ICD文件中的公开信息即可实现跟踪,且实测跟踪精度达到-133dBm,满足GPS用户要求。
(2)由于GPS信号提供方除了公布W的码速率约为500KHz外,未承诺W码的精确生成方式。如果美军修改W码精确生成方式,会造成部分双频接收算法失效。由于本发明使用的信息全部是ICD文件中承诺信息,故可以确保稳定工作。
附图说明
图1为本发明原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本发明的步骤如下:
(1)接收机对数字化后的GPS L1P(Y)中频信号进行GPS L1C/A码的捕获跟踪,从而获得L1P(Y)中频信号的准确载波频率和L1P(Y)中频信号的码相位信息;
(2)由于L1C/A码的载波相位和L1P(Y)码载波相位正交,所以根据L1C/A码的跟踪结果剥离数字化后的GPS L1P(Y)中频信号的载波;
(3)由于L1C/A码的码相位和L1P(Y)码的码相位一致,所以根据L1C/A码的跟踪结果产生L1P码,和剥离载波后的GPS L1P(Y)中频信号相乘,相乘后的信号通过第一积分清零器,以剥离扩频码;
基于L1P(Y)中频信号的码速率为10.23MHz,设置第一积分清零器的频率为10.23MHz,滤除10.23MHz外噪声分量,并把数据速率降为10.23MHz。
(4)经过前三步处理后,载波和P码均被剥离,信号采样率被降低为10.23MHz,此时信号可以理解为W码和噪声的累加,其中W码的带宽约为±500KHz。将步骤(3)剥离扩频码后的信号通过第一低通滤波器滤除带外噪声,得到GPS L1P(Y)中频信号上调制的W码;其中滤波器带宽设置为ICD文件中规定的W码速率近似值。信号经过滤波后可以获得10.23MHz采样率条件下的W码和500KHz噪声的和。
考虑到资源约束,可以对通过第一低通滤波器得到的信号求符号处理,即当信号为正时,输出的W码为+1,当信号为负时,输出的W码为-1。
(5)接收机将数字化后的GPS L2P(Y)中频信号与其准确载波频率(通过L1P(Y)中频信号的准确载波频率换算得到)相乘,剥离GPS L2P(Y)中频信号的载波;
(6)步骤(5)中剥离载波后的GPS L2P(Y)中频信号与L2P码相乘,通过10.23MHz第二积分清零器滤除10.23MHz外噪声分量,剥离GPS L2P(Y)中频信号的扩频码;
(7)将步骤(6)剥离扩频码后的信号通过第二低通滤波器滤除带外噪声,得到GPSL2P(Y)中频信号上调制的W码;
(8)GPS L2P(Y)中频信号上调制的W码和经过延迟的GPS L1P(Y)中频信号上调制的W码相乘即可剔除W码,获得GPS L2P(Y)中频信号的载波残差;
(9)对GPS L2P(Y)中频信号的载波残差进行相干积分,从而提高信噪比;
(10)相干积分后的信号经过锁相环进行载波及码跟踪后,得到的信号通过压控振荡器VCO得到恢复后的GPS L2P(Y)中频信号的载波,实现相位跟踪。
本发明方法和传统双频GPS接收机输入输出接口一致,可以应用于传统双频GPS接收机算法改进。
本发明回避了对W码速率的精确估计,只需使用ICD文件中的公开信息即可实现跟踪,且经过试验证实,本发明的实测跟踪精度达到-133dBm,满足GPS用户要求。
本发明未作详细描述的内容属于本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)接收机对数字化后的GPS L1P(Y)中频信号进行处理,剥离其载波和扩频码;
(2)对剥离载波和扩频码后的信号通过第一低通滤波器滤除带外噪声,得到GPS L1P(Y)中频信号上调制的W码;
(3)接收机根据GPS L1P(Y)中频信号的处理结果,剥离GPS L2P(Y)中频信号的载波和扩频码;
(4)将步骤(3)剥离扩频码后的信号通过第二低通滤波器滤除带外噪声,得到GPS L2P(Y)中频信号上调制的W码;
(5)GPS L2P(Y)中频信号上调制的W码和经过延迟的GPS L1P(Y)中频信号上调制的W码相乘即可剔除W码,获得GPS L2P(Y)中频信号的载波残差;
(6)对GPS L2P(Y)中频信号的载波残差进行相干积分,以提高信噪比;
(7)相干积分后的信号经过锁相环进行载波及码跟踪后,得到的信号通过压控振荡器VCO得到恢复后的GPS L2P(Y)中频信号的载波,实现相位跟踪。
2.根据权利要求1所述的一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于:所述步骤(1)的实现方法如下:
(2.1)接收机对数字化后的GPS L1P(Y)中频信号进行GPS L1C/A码的捕获跟踪,从而获得L1P(Y)中频信号的准确载波频率和L1P(Y)码的码相位信息;
(2.2)根据L1C/A码的跟踪结果剥离数字化后的GPS L1P(Y)中频信号的载波;
(2.3)根据L1C/A码的跟踪结果产生L1P码,和剥离载波后的GPS L1P(Y)中频信号相乘,相乘后的信号通过第一积分清零器滤除外噪声分量,以剥离扩频码。
3.根据权利要求2所述的一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于:所述步骤(2.3)中,第一积分清零器的频率与L1P(Y)中频信号的码速率相同。
4.根据权利要求1所述的一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于:所述步骤(2)中,第一低通滤波器带宽设置为ICD文件中规定的W码速率近似值。
5.根据权利要求1所述的一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于:所述步骤(3)的实现方法如下:
(5.1)接收机将数字化后的GPS L2P(Y)中频信号与其准确载波频率相乘,剥离GPS L2P(Y)中频信号的载波;
(5.2)步骤(5.1)中剥离载波后的GPS L2P(Y)中频信号与L2P码相乘,相乘后的信号通过第二积分清零器滤除外噪声分量,剥离GPS L2P(Y)中频信号的扩频码。
6.根据权利要求5所述的一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于:所述步骤(5.1)中,GPS L2P(Y)中频信号的准确载波频率通过L1P(Y)中频信号的准确载波频率换算得到,L1P(Y)中频信号的准确载波频率由接收机处理得到。
7.根据权利要求5所述的一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于:所述步骤(5.2)中,第二积分清零器的频率与L2P(Y)中频信号的码速率相同。
8.根据权利要求1所述的一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于:所述步骤(4)中,第二低通滤波器带宽设置为ICD文件中规定的W码速率近似值。
9.根据权利要求1所述的一种高W码适应性的L2P(Y)信号跟踪方法,其特征在于:所述步骤(2)中,对通过第一低通滤波器得到的信号求符号处理,即当信号为正时,输出的W码为+1,当信号为负时,输出的W码为-1。
CN201811603347.XA 2018-12-26 2018-12-26 一种高w码适应性的l2p(y)信号跟踪方法 Active CN109633714B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811603347.XA CN109633714B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种高w码适应性的l2p(y)信号跟踪方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811603347.XA CN109633714B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种高w码适应性的l2p(y)信号跟踪方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109633714A true CN109633714A (zh) 2019-04-16
CN109633714B CN109633714B (zh) 2021-04-13

Family

ID=66077987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811603347.XA Active CN109633714B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种高w码适应性的l2p(y)信号跟踪方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109633714B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110177069A (zh) * 2019-04-17 2019-08-27 上海司南卫星导航技术股份有限公司 一种qmboc信号接收方法、装置以及计算机可读介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5663733A (en) * 1995-08-28 1997-09-02 Trimble Navigation Limited Digital bandwidth compression for optimum tracking in satellite positioning system receiver
CN102116866A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 和芯星通科技(北京)有限公司 整周载波的gps p和/或y码信号的跟踪方法和装置
CN204595220U (zh) * 2015-03-10 2015-08-26 上海华测导航技术股份有限公司 Gps中l2信号的跟踪处理电路
CN104931980A (zh) * 2015-03-10 2015-09-23 中国电子科技集团公司第十研究所 载波相位测量半周模糊解除方法
CN106597490A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种双频gps接收机l1辅助l2p(y)跟踪的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5663733A (en) * 1995-08-28 1997-09-02 Trimble Navigation Limited Digital bandwidth compression for optimum tracking in satellite positioning system receiver
CN102116866A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 和芯星通科技(北京)有限公司 整周载波的gps p和/或y码信号的跟踪方法和装置
CN204595220U (zh) * 2015-03-10 2015-08-26 上海华测导航技术股份有限公司 Gps中l2信号的跟踪处理电路
CN104931980A (zh) * 2015-03-10 2015-09-23 中国电子科技集团公司第十研究所 载波相位测量半周模糊解除方法
CN106597490A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种双频gps接收机l1辅助l2p(y)跟踪的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
廖炳瑜: "《中国科学院研究生院博士学位论文》", 31 December 2005 *
王竹: "不使用W码情况下捕获Y码的相关算法及其快速实现", 《通信学报》 *
连洁 等: "GPS L2频率P(Y)码跟踪及FPGA实现", 《工程实践及应用技术》 *
黄静 等: "GPS半无码跟踪技术仿真与性能分析", 《CSNC2010第一届中国卫星导航学术年会论文集》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110177069A (zh) * 2019-04-17 2019-08-27 上海司南卫星导航技术股份有限公司 一种qmboc信号接收方法、装置以及计算机可读介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN109633714B (zh) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101777933B (zh) 机群链路的加密跳码扩频信号生成与捕获系统
CA2061067C (en) Global positioning system receiver digital processing technique
CN102944884B (zh) Gnss接收机检测并消除窄带干扰的方法
PH12016500537B1 (en) Methods, devices and systems for receiving and decoding a signal in the presence of noise using slices and warping
CN103414493B (zh) 一种通用的非相干直接序列扩频信号跟踪方法
JP2004501352A (ja) 不均一で離散的なサンプル・セグメントを相関させるコヒーレント累積システムを採用する信号検出器及び方法
CN104883249A (zh) 基于无线通信的时间同步中继系统与方法
JP2014228536A (ja) 追跡ループのステータスを決定するための装置および方法
CN108897009B (zh) 一种boc导航信号接收机及其码跟踪方法
CN109581436B (zh) 相邻频点导航信号联合接收机和接收方法
JP2007520100A (ja) 微分相関を用いたgps受信機
Calvo-Palomino et al. Ltess-track: A precise and fast frequency offset estimation for low-cost sdr platforms
CN109633714A (zh) 一种高w码适应性的l2p(y)信号跟踪方法
CN108418671B (zh) 基于时钟数据恢复的模数混合高速信号时间测量系统
JP2015001526A (ja) 測位ビット同期を実施し検証するための方法
CN109743075B (zh) 一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步装置及方法
CN102353967B (zh) 利用公共解调模板获得信号的设备、方法和计算机程序产品
EP3642965B1 (en) System-on-a-chip for reception of telemetry messages over a radio frequency channel
CN106896383B (zh) 一种接收机跟踪装置及实现接收机跟踪的方法
CN114236578B (zh) 一种非全向单天线旋转条件下卫星导航信号跟踪方法
RU2307474C1 (ru) Способ приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией
CN104849735A (zh) 一种组合导航接收机的频率假锁检测装置和方法
CN204681393U (zh) 基于无线通信的时间同步中继系统
KR102293954B1 (ko) 위성 위치 결정 방법들에 대한 개선들
CN103339526A (zh) 设备和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant