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 PDFInfo
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
- G01S19/30—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
- G01S19/29—Acquisition 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
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。
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)
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)
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 |
-
2018
- 2018-12-26 CN CN201811603347.XA patent/CN109633714B/zh active Active
Patent Citations (5)
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)
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)
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 |