CN113311455B - 一种卫星信号分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种卫星信号分析方法及系统，对卫星信号接收设备检测到的GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号；基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；针对每个信号跟踪通道，确定信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰，至少一个信号相关峰对应的码相位和载波多普勒，及至少一个信号相关峰对应的载噪比；累加所有信号跟踪通道中的待处理信号，得到对应的信号累加值；输出用于信号分析的信号累加值、伪距、载波多普勒、码相位和载噪比。通过上述方式能够去除各种影响GNSS信号误差的误差源，以提高卫星信号接收设备的跟踪能力。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航定位技术领域，尤其涉及一种卫星信号分析方法及系统。
背景技术
随着全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)中导航技术的发展和广泛应用。在一些特殊的场景下，比如室内、城市复杂环境或者存在欺骗信号的场景中，GNSS的信号会受特殊场景的遮挡，镜面反射，漫反射，或欺骗干扰等影响，从而导致接收器无法准确接收到GNSS的信号。
目前，常通过模拟GNSS信号，并进行仿真，从而对仿真GNSS信号进行分析。但是这种方式生成的仿真GNSS信号的特征和全球卫星导航系统实际生成的GNSS信号的特征存在一定的偏差。从而影响卫星信号接收设备的跟踪能力。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种卫星信号分析方法及系统，以解决现有技术中卫星信号接收设备的跟踪能力差的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明实施例第一方面公开一种卫星信号分析方法，所述方法包括：
对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号；
基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算所述卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；
针对每个所述信号跟踪通道，确定所述信号跟踪通道中的所述待处理信号对应的至少一个信号相关峰，及确定至少一个所述信号相关峰对应的码相位和载波多普勒；
针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行载噪比估算，得到至少一个所述信号相关峰对应的载噪比；
累加所有所述信号跟踪通道中的所述待处理信号，得到对应的信号累加值；
输出用于信号分析的所述信号累加值、所述伪距、所述载波多普勒、所述码相位和所述载噪比。
优选的，所述针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行载噪比估算，得到至少一个所述信号相关峰对应的载噪比，包括：
针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行长时间相干积分，得到至少一个所述信号相关峰对应的峰值功率；
针对每个所述信号跟踪通道中的每个所述信号相关峰，将所述信号相关峰对应的峰值功率除以噪声功率得到信噪比，并将所述信噪比转换为载噪比。
优选的，确定所述信号跟踪通道中的所述待处理信号对应的至少一个信号相关峰之后，还包括：
基于所述载体位置速度辅助信息和所述外部星历辅助信息，计算每个所述信号跟踪通道对应的伪距率；
针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道对应的所述伪距和所述伪距率，确定所述信号跟踪通道的数控振荡器NCO控制值，所述NCO控制值包括码NCO值和载波NCO值；
确定每个所述信号跟踪通道中超过噪声门限值的所述信号相关峰，并将其作为第一目标信号相关峰；
针对每个所述信号跟踪通道，基于所述信号跟踪通道对应的所述NCO控制值，计算所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值；
针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值，从所述信号跟踪通道中的所有所述第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰；
通过每个所述信号跟踪通道的所述第二目标信号相关峰对应的观测值，维护所述卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
优选的，所述针对每个所述信号跟踪通道，基于所述信号跟踪通道对应的所述NCO控制值，计算所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值，包括：
针对每个所述信号跟踪通道，计算所述信号跟踪通道的所述码NCO值与所述第一目标信号相关峰的码相位之间的第一偏差值，及计算所述信号跟踪通道的所述载波NCO值与所述第一目标信号相关峰的载波多普勒之间的第二偏差值；
针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的所述第一偏差值和所述第二偏差值进行差值拟合计算，得到所述第一目标信号相关峰对应的修正系数；
将所述第一目标信号相关峰对应的修正系数和码NCO值相加得到对应的伪距观测值，及将所述第一目标信号相关峰对应的修正系数和载波NCO值相加得到对应的载波相位观测值。
优选的，所述针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值，从所述信号跟踪通道中的所有所述第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰，包括：
针对每个所述信号跟踪通道，确定所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰的数量；
若所述信号跟踪通道中只存在一个所述第一目标信号相关峰，则将所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰；
若所述信号跟踪通道中存在多个所述第一目标信号相关峰，将修正系数最小的所述第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰。
优选的，所述通过每个所述信号跟踪通道的所述第二目标信号相关峰对应的观测值，维护所述卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步，包括：
通过每个所述信号跟踪通道的所述第二目标信号相关峰对应的观测值，计算所述卫星接收设备的钟差和钟漂；
利用所述钟差和钟漂，维护所述卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
优选的，所述对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号，包括：
对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行信号跟踪、电文解调、初始导航状态解算和时间同步，得到初始化处理后的GNSS信号；
若所述GNSS信号具有导频通道，则将所述初始化处理后的GNSS信号作为待处理信号；
若所述GNSS信号只存在数据通道，则基于外部电文比特去除所述初始化处理后的GNSS信号的比特，得到待处理信号。
本发明实施例第二方面公开一种卫星信号分析系统，所述系统包括：
初始化单元，用于对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号；
第一计算单元，用于基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算所述卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；
第一确定单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，确定所述信号跟踪通道中的所述待处理信号对应的至少一个信号相关峰，及确定至少一个所述信号相关峰对应的码相位和载波多普勒；
估算单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行载噪比估算，得到至少一个所述信号相关峰对应的载噪比；
累加单元，用于累加所有所述信号跟踪通道中的所述待处理信号，得到对应的信号累加值；
输出单元，用于输出用于信号分析的所述信号累加值、所述伪距、所述载波多普勒、所述码相位和所述载噪比。
优选的，所述估算单元具体用于：针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行长时间相干积分，得到至少一个所述信号相关峰对应的峰值功率；针对每个所述信号跟踪通道中的每个所述信号相关峰，将所述信号相关峰对应的峰值功率除以噪声功率得到信噪比，并将所述信噪比转换为载噪比。
优选的，所述系统还包括：
第二计算单元，用于基于所述载体位置速度辅助信息和所述外部星历辅助信息，计算每个所述信号跟踪通道对应的伪距率；
第二确定单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道对应的所述伪距和所述伪距率，确定所述信号跟踪通道的数控振荡器NCO控制值，所述NCO控制值包括码NCO值和载波NCO值；
第三确定单元，用于确定每个所述信号跟踪通道中超过噪声门限值的所述信号相关峰，并将其作为第一目标信号相关峰；
第三计算单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，基于所述信号跟踪通道对应的所述NCO控制值，计算所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值；
第四确定单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值，从所述信号跟踪通道中的所有所述第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰；
同步单元，用于通过每个所述信号跟踪通道的所述第二目标信号相关峰对应的观测值，维护所述卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
基于上述本发明实施例提供的一种卫星信号分析方法及系统，该方法包括：对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号；基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；针对每个信号跟踪通道，确定信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰，及确定至少一个信号相关峰对应的码相位和载波多普勒；针对每个信号跟踪通道，对信号跟踪通道中的至少一个信号相关峰进行载噪比估算，得到至少一个信号相关峰对应的载噪比；累加所有信号跟踪通道中的待处理信号，得到对应的信号累加值；输出用于信号分析的信号累加值、伪距、载波多普勒、码相位和载噪比。在本发明实施例中，通过载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息对初始化处理后得到待处理信号进行计算，确定卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；接着，计算信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰，以及至少一个信号相关峰对应的码相位，载波多普勒，载噪比和信号累加值；以便于后续进行信号分析。通过上述方式能够去除各种影响GNSS信号误差的误差源，以提高卫星信号接收设备的跟踪能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种卫星信号分析方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种卫星信号接收设备在强信号下的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种卫星信号接收设备在弱信号下的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种卫星信号分析方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种卫星信号分析系统的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种卫星信号分析系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
参见图1，为本发明实施例示出的一种卫星信号分析方法的流程示意图，该方法包括：
S101：对卫星信号接收设备检测到的GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号。
S101的具体内容：对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)信号进行信号跟踪、电文解调、初始导航状态解算和时间同步，得到初始化处理后的GNSS信号。
可以理解的是，卫星信号接收设备所检测到的GNSS信号可以是不同类别的信号，例如：卫星信号接收设备所检测到的GNSS信号为具有导频通道的现代GNSS信号或者为仅具有数据通道的传统GNSS信号。在得到初始化处理后的GNSS信号后，若GNSS信号具有导频通道，则将初始化处理后的GNSS信号作为待处理信号；若GNSS信号只存在数据通道，则基于外部电文比特去除初始化处理后的GNSS信号的比特，得到待处理信号。
需要说明的是，上述示出的信号跟踪、电文解调、初始导航状态解算和时间同步等处理是对卫星信号接收设备所检测到的GNSS信号进行初始化处理的步骤。
GNSS信号可以包括直射信号和/或欺骗信号，也可以包括反射信号和/或欺骗信号。
需要说明的是，在对卫星信号接收设备检测到的GNSS信号进行初始化处理的过程中，该卫星信号接收设备的运行模式为强信号模式，此时卫星信号接收设备在强信号模式下的架构示意图，如图2所示。
卫星信号接收设备包括第一信号处理器11、第一信号发生器12、第一鉴别器&环路滤波器13、导航解算滤除器14和GNSS天线15。
可以理解的是，卫星信号接收设备中还包括了多个信号跟踪通道。
第一信号处理器11分别与第一信号发生器12和第一鉴别器&环路滤波器13连接，第一信号处理器11、第一信号发生器12和第一鉴别器&环路滤波器13均设置于信号跟踪通道内。
GNSS天线15与信号跟踪通道中的第一信号处理器11连接，导航解算滤除器14与信号跟踪通道连接。
其中，信号跟踪通道的数量为K个，K为大于等于1的正整数，具体的，信号跟踪通道包括信号跟踪通道1、信号跟踪通道2......信号跟踪通道K，共K个信号跟踪通道。
需要说明的是，信号跟踪通道均采用闭合形式，也就是说每个信号跟踪通道分别对接收到GNSS信号进行独立闭环跟踪。
可选的，信号跟踪通道中包含的相关器与NCO个数的常规GNSS通道类似，一般为三个码相关器，比如超前Early相关器，即时Prompt相关器，滞后Late相关器，一个码NCO，和一个载波NCO。
信号跟踪通道中的锁相环PLL用于跟踪GNSS信号对应的载波相位，即载波多普勒；延迟锁定环DLL用于跟踪GNSS信号对应的码相位。
GNSS天线15可以是右手圆极化或者线性极化的天线。
GNSS天线15，用于接收GNSS系统发送的GNSS信号。
鉴别器&环路滤波器13，用于在强信号模式下，对卫星信号接收设备的GNSS天线15检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行电文解调。
第一信号处理器11，用于对鉴别器&环路滤波器13电文解调后的GNSS信号进行跟踪。
导航解算滤除器14，用于基于第一信号发生器12提供的GNSS状态信息对GNSS信号进行初始导航状态解算，以将卫星信号设备接收设备的初始时间同步到GNSS。
进一步需要说明的是，当对卫星信号接收设备检测到的GNSS信号进行初始化处理得到待处理信号之后，该卫星信号接收设备的运行模块切换为弱信号模式，此时卫星信号接收设备在弱信号模式下的架构示意图，如图3所示。
卫星信号接收设备包括GNSS天线15、接收设备时钟误差估计器21、第二信号处理器22、第二信号发生器23、通道相关器24、和电文辅助机构25。
第二信号处理器22分别与第二信号发生器23和通道相关器24相连，第二信号处理器22、第二信号发生器23、通道相关器24设置在信号跟踪通道内。
接收设备时钟误差估计器21和电文辅助机构25均设置于信号跟踪通道外。
通道相关器24分别与接收钟误差估计器21和第二信号处理器22相连，电文辅助机构25与第二信号处理器22连接。
通道相关器24包括多个载波NCO和多个伪码相关器。
需要说明的是，伪码相关器的数量为M个，M为大于等于3的正整数；载波NCO的数量为N个，N为大于等于1的正整数。
通道相关器24，用于累加所有信号跟踪通道中的待处理信号，得到对应的信号累加值。
第二信号发生器23，用于计算卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距和伪距率。
电文辅助机构25，用于在第二信号处理器22启动之前，去除待处理信号中的比特。
接收设备时钟误差估计器21，用于实现维护卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步的过程。
第二信号处理器22，用于实现数控振荡器NCO控制值、载波多普勒、码相位、载噪比、第一目标信号相关峰和第二目标信号相关峰的计算。
可以理解的是，卫星信号接收设备在弱信号模式下的数据处理过程，详见以下各个步骤及各个实施例中的内容。
S102：基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距。
在S102中，伪距是指GNSS和卫星信号接收设备之间的距离。
S102的具体内容：通过载体位置速度辅助信息中的信号接收设备的运动轨迹信息和速率，和外部星历辅助信息中的GNSS的星体轨道参数表进行计算，得到卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距。
需要说明的是，载体位置速度辅助信息通过任意一个定位定姿系统对曾经跟踪的GNSS信号进行计算确定的，比如：LIRU高端惯性测量单元IMU的GNSS/INS系统，或者带有激光探测及测距系统LIDAR和高精度地图的自动驾驶定位系统。
星历辅助信息是通过星历对曾经跟踪的GNSS信号进行计算确定的。
S103：针对每个信号跟踪通道，确定信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰，及确定至少一个信号相关峰对应的码相位和载波多普勒。
需要说明的是，信号跟踪通道存在M个码相关器和N个载波NCO，M取值为大于等于3的正整数，N取值为大于等于1的正整数。
S103的具体内容：针对每个信号跟踪通道，待处理信号经过信号跟踪通道时，会产生与待处理信号对应的至少一个信号相关峰；再通过信号跟踪通道中的M个码相关器和N个载波NCO对待处理信号进行处理，确定至少一个信号相关峰对应的码相位和载波多普勒。
需要说明的是，由于跟踪通道存在M个码相关器和N个载波NCO，因此至少一个信号相关峰对应载波多普勒是一个M*N维的矩阵。
可选的，信号跟踪通道中的锁相环PLL用于跟踪GNSS信号对应的载波相位，即载波多普勒；延迟锁定环DLL用于跟踪GNSS信号对应的码相位。
S104：针对每个信号跟踪通道，对信号跟踪通道中的至少一个信号相关峰进行载噪比估算，得到信号相关峰对应的载噪比。
S104的具体内容：针对每个信号跟踪通道，对信号跟踪通道中至少一个信号相关峰进行长时间相干积分计算，得到信号相关峰对应的峰值功率；将该峰值功率除以预设噪声功率，得到该信号相关峰对应的信噪比，再对得到的信噪比进行折算，得到信号相关峰对应的载噪比。
需要说明的是，预设噪声功率是预先根据经验进行设置的。
S105：累加所有信号跟踪通道中的待处理信号，得到对应的信号累加值。
需要说明的是，由于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息等信息的辅助，信号跟踪通道中电文比特跳变不会影响信号跟踪通道中的信号累加计算，因此，可对所有信号跟踪通道中的待处理信号进行累加处理，得到对应的信号累加值。
S105的具体内容：将所有信号跟踪通道中的待处理信号进行累加，得到对应的信号累加值。
S106：输出用于信号分析的信号累加值、伪距、载波多普勒、码相位和载噪比。
S106的具体内容：将信号累加值、伪距、载波多普勒、码相位和载噪比输出，以用于各个场景下的GNSS信号分析，比如室内、城市复杂场景或抗欺骗等场景。
在本发明实施例中，通过载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息对初始化处理后得到待处理信号进行计算，确定卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；接着，计算信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰，以及至少一个信号相关峰对应的码相位，载波多普勒，载噪比和信号累加值；以便于后续进行信号分析。通过上述方式能够去除各种影响GNSS信号误差的误差源，以提高卫星信号接收设备的跟踪能力。
基于上述本发明实施例示出的卫星信号分析方法，如图4所示，为本发明实施例示出的另一种卫星信号分析方法的流程示意图，该方法包括：
S401：对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号。
S402：基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距。
S403：针对每个信号跟踪通道，确定信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰。
需要说明的是，步骤S401至步骤S403的具体实现过程与步骤S101至步骤S103的具体实现过程相同。
S404：基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算每个信号跟踪通道对应的伪距率。
S404的具体实现内容：由于卫星信号接收设备的时钟基准，相对于全球卫星定位系统的钟基准存在误差，因此，在其实际测量时间间隔内对计算得到的伪距进行微分，确定伪距率。
S405：针对每个信号跟踪通道，利用信号跟踪通道对应的伪距和伪距率，确定信号跟踪通道的数控振荡器NCO控制值。
在S405中：NCO控制值包括码NCO值和载波NCO值。
S405的具体内容：针对每个信号跟踪通道，利用信号跟踪通道对应的伪距确定该信号跟踪通道的码NCO值，利用信号跟踪通道对应的伪距率确定该信号跟踪通道的载波NCO值。
S406：确定每个信号跟踪通道中超过噪声门限值的信号相关峰，并将其作为第一目标信号相关峰。
S406的具体内容：针对每一信号跟踪通道，计算超过预设噪声门限值的信号相关峰，并将超过预设噪声门限值的信号相关峰作为第一目标信号相关峰。
需要说明的是，第一目标信号相关峰的数量大于等于1。
S407：针对每个信号跟踪通道，基于信号跟踪通道对应的NCO控制值，计算信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰对应的观测值。
需要说明的是，对于每个信号跟踪通道，该信号跟踪通道中的每一个第一目标信号相关峰对应的观测值具体分为伪距观测值和载波相位观测值。
在具体实现步骤S407的过程中，第一目标信号相关峰对应的伪距观测值和载波相位观测值的计算方式为：针对每个信号跟踪通道，计算信号跟踪通道的码NCO值与第一目标信号相关峰的码相位之间的第一偏差值，及计算信号跟踪通道的载波NCO值与第一目标信号相关峰的载波多普勒之间的第二偏差值；针对每个信号跟踪通道，对信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰对应的第一偏差值和第二偏差值进行差值拟合计算，得到第一目标信号相关峰对应的修正系数；将第一目标信号相关峰对应的修正系数和码NCO值相加得到对应的伪距观测值，及将第一目标信号相关峰对应的修正系数和载波NCO值相加得到对应的载波相位观测值。
S408：针对每个信号跟踪通道，利用信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰对应的观测值，从信号跟踪通道中的所有第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰。
需要说明的是，根据信号跟踪通道中的所有第一目标信号相关峰的数量，确定第二目标信号相关峰。
在具体实现步骤S408的过程中，针对每个信号跟踪通道，确定信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰的数量；若信号跟踪通道中只存在一个第一目标信号相关峰，则将信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰；若信号跟踪通道中存在多个第一目标信号相关峰，将修正系数最小的第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰，也就是说，在信号跟踪通道中选取离NCO控制值最近的第一目标信号相关峰，并将其作为第二目标信号相关峰。
需要说明的是，具体将修正系数最小的第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰的实现方式为：比较每一第一目标信号相关峰对应的修正系数的大小，确定修正系数最小的第一目标信号相关峰；再将修正系数最小的第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰。
S409：通过每个信号跟踪通道的第二目标信号相关峰对应的观测值，维护卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
S409的具体实现内容：将每个信号跟踪通道的第二目标信号相关峰对应的观测值作为PVT(位置、速度和时间)单元的观测值进行时间维护，具体实现方式为：通过每个信号跟踪通道的第二目标信号相关峰对应的观测值，计算卫星接收设备的钟差和钟漂；利用钟差和钟漂，维护卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步，也就是说，基于解算得到的GNSS信号对应的钟差和钟漂维持弱信号模式下的卫星信号接收设备的时间和GNSS的时间，使得卫星信号接收设备的时间和GNSS的时间同步。
需要说明的是，计算卫星接收设备的钟差和钟漂的方式具体为：采用无电离延迟的方式对第二目标信号相关峰对应的伪距观测值和载波相位观测值进行组合解算，得到卫星接收设备的钟差，并基于该卫星接收设备的钟差计算GNSS对应的钟漂。
可选的，卫星信号接收设备若接入稳定的外部晶振，例如恒温晶振OCXO，能够更好的对接收设备的接收机时间与GNSS时间进行时间维护。
在本发明实施例中，通过载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息对初始化处理后得到待处理信号进行计算，确定卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距和伪距率；接着，计算信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰；针对每个信号跟踪通道，利用信号跟踪通道对应的伪距和伪距率，确定信号跟踪通道的数控振荡器NCO控制值；进而确定信号跟踪通道中的每一个第一目标信号相关峰对应的伪距观测值和载波相位观测值。再利用信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰对应的观测值，从信号跟踪通道中的所有第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰。以维护卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。通过上述方式能够去除各种影响GNSS信号误差的误差源，以提高卫星信号接收设备的跟踪能力，及信号跟踪通道对应的观测值的准确度。
与上述本发明实施例示出的卫星信号分析方法相对应，本发明实施例还对应公开了一种卫星信号分析系统，如图5所示，为本发明实施例示出了一种卫星信号分析系统的结构示意图，该系统包括：
初始化单元501，用于对卫星信号接收设备检测到的GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号。
第一计算单元502，用于基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距。
第一确定单元503，用于针对每个信号跟踪通道，确定信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰，及确定至少一个信号相关峰对应的码相位和载波多普勒。
估算单元504，用于针对每个信号跟踪通道，对信号跟踪通道中的至少一个信号相关峰进行载噪比估算，得到至少一个信号相关峰对应的载噪比。
累加单元505，用于累加所有信号跟踪通道中的待处理信号，得到对应的信号累加值。
输出单元506，用于输出用于信号分析的信号累加值、伪距、载波多普勒、码相位和载噪比。
需要说明的是，上述本发明实施例公开的卫星信号分析系统中的各个单元具体的原理和执行过程，与上述本发明实施的卫星信号分析方法相同，可参见上述本发明实施例公开的卫星信号分析方法中相应的部分，这里不再进行赘述。
可选的，估算单元504具体用于：针对每个信号跟踪通道，对信号跟踪通道中的至少一个信号相关峰进行长时间相干积分，得到至少一个信号相关峰对应的峰值功率；针对每个信号跟踪通道中的每个信号相关峰，将信号相关峰对应的峰值功率除以噪声功率得到信噪比，并将信噪比转换为载噪比。
可选的，初始化单元501具体用于：对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行信号跟踪、电文解调、初始导航状态解算和时间同步，得到初始化处理后的GNSS信号；若GNSS信号具有导频通道，则将初始化处理后的GNSS信号作为待处理信号；若GNSS信号只存在数据通道，则基于外部电文比特去除初始化处理后的GNSS信号的比特，得到待处理信号。
在本发明实施例中，通过载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息对初始化处理后得到待处理信号进行计算，确定卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；接着，计算信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰，以及至少一个信号相关峰对应的码相位，载波多普勒，载噪比和信号累加值；以便于后续进行信号分析。通过上述方式能够去除各种影响GNSS信号误差的误差源，以提高卫星信号接收设备的跟踪能力。
基于上述本发明实施例示出的卫星信号分析系统，在上述图5示出的卫星信号分析系统的基础上，还进一步设置了以下单元，如图6所示，该卫星信号分析系统还包括：
第二计算单元601，用于在第一确定单元503的针对每个信号跟踪通道，确定信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰之后，基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算每个信号跟踪通道对应的伪距率。
第二确定单元602，用于针对每个信号跟踪通道，利用信号跟踪通道对应的伪距和伪距率，确定信号跟踪通道的数控振荡器NCO控制值，NCO控制值包括码NCO值和载波NCO值。
第三确定单元603，用于确定每个信号跟踪通道中超过噪声门限值的信号相关峰，并将其作为第一目标信号相关峰。
第三计算单元604，用于针对每个信号跟踪通道，基于信号跟踪通道对应的NCO控制值，计算信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰对应的观测值。
第四确定单元605，用于针对每个信号跟踪通道，利用信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰对应的观测值，从信号跟踪通道中的所有第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰。
同步单元606，用于通过每个信号跟踪通道的第二目标信号相关峰对应的观测值，维护卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
可选的，第三计算单元604，具体用于针对每个信号跟踪通道，计算信号跟踪通道的码NCO值与第一目标信号相关峰的码相位之间的第一偏差值，及计算信号跟踪通道的载波NCO值与第一目标信号相关峰的载波多普勒之间的第二偏差值；针对每个信号跟踪通道，对信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰对应的第一偏差值和第二偏差值进行差值拟合计算，得到第一目标信号相关峰对应的修正系数；将第一目标信号相关峰对应的修正系数和码NCO值相加得到对应的伪距观测值，及将第一目标信号相关峰对应的修正系数和载波NCO值相加得到对应的载波相位观测值。
可选的，第四确定单元605，具体用于针对每个信号跟踪通道，确定信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰的数量；若信号跟踪通道中只存在一个第一目标信号相关峰，则将信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰；若信号跟踪通道中存在多个第一目标信号相关峰，将修正系数最小的第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰。
可选的，同步单元606，具体用于通过每个信号跟踪通道的第二目标信号相关峰对应的观测值，计算卫星接收设备的钟差和钟漂；利用钟差和钟漂，维护卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
在本发明实施例中，通过载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息对初始化处理后得到待处理信号进行计算，确定卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距和伪距率；接着，计算信号跟踪通道中的待处理信号对应的至少一个信号相关峰；针对每个信号跟踪通道，利用信号跟踪通道对应的伪距和伪距率，确定信号跟踪通道的数控振荡器NCO控制值；进而确定信号跟踪通道中的每一个第一目标信号相关峰对应的伪距观测值和载波相位观测值。再利用信号跟踪通道中的第一目标信号相关峰对应的观测值，从信号跟踪通道中的所有第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰。以维护卫星接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。通过上述方式能够去除各种影响GNSS信号误差的误差源，以提高卫星信号接收设备的跟踪能力，和信号跟踪通道对应的观测值的准确度。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种卫星信号分析方法，其特征在于，所述方法包括：
对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号；
基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算所述卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；
针对每个所述信号跟踪通道，确定所述信号跟踪通道中的所述待处理信号对应的至少一个信号相关峰，及确定至少一个所述信号相关峰对应的码相位和载波多普勒；
针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行载噪比估算，得到至少一个所述信号相关峰对应的载噪比；
累加所有所述信号跟踪通道中的所述待处理信号，得到对应的信号累加值；
输出用于信号分析的所述信号累加值、所述伪距、所述载波多普勒、所述码相位和所述载噪比；
其中，在确定所述信号跟踪通道中的所述待处理信号对应的至少一个信号相关峰之后，还包括：
基于所述载体位置速度辅助信息和所述外部星历辅助信息，计算每个所述信号跟踪通道对应的伪距率；
针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道对应的所述伪距和所述伪距率，确定所述信号跟踪通道的数控振荡器NCO控制值，所述NCO控制值包括码NCO值和载波NCO值；
确定每个所述信号跟踪通道中超过噪声门限值的所述信号相关峰，并将其作为第一目标信号相关峰；
针对每个所述信号跟踪通道，基于所述信号跟踪通道对应的所述NCO控制值，计算所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值；
针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值，从所述信号跟踪通道中的所有所述第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰；
通过每个所述信号跟踪通道的所述第二目标信号相关峰对应的观测值，维护所述卫星信号接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行载噪比估算，得到至少一个所述信号相关峰对应的载噪比，包括：
针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行长时间相干积分，得到至少一个所述信号相关峰对应的峰值功率；
针对每个所述信号跟踪通道中的每个所述信号相关峰，将所述信号相关峰对应的峰值功率除以噪声功率得到信噪比，并将所述信噪比转换为载噪比。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对每个所述信号跟踪通道，基于所述信号跟踪通道对应的所述NCO控制值，计算所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值，包括：
针对每个所述信号跟踪通道，计算所述信号跟踪通道的所述码NCO值与所述第一目标信号相关峰的码相位之间的第一偏差值，及计算所述信号跟踪通道的所述载波NCO值与所述第一目标信号相关峰的载波多普勒之间的第二偏差值；
针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的所述第一偏差值和所述第二偏差值进行差值拟合计算，得到所述第一目标信号相关峰对应的修正系数；
将所述第一目标信号相关峰对应的修正系数和码NCO值相加得到对应的伪距观测值，及将所述第一目标信号相关峰对应的修正系数和载波NCO值相加得到对应的载波相位观测值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值，从所述信号跟踪通道中的所有所述第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰，包括：
针对每个所述信号跟踪通道，确定所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰的数量；
若所述信号跟踪通道中只存在一个所述第一目标信号相关峰，则将所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰；
若所述信号跟踪通道中存在多个所述第一目标信号相关峰，将修正系数最小的所述第一目标信号相关峰作为第二目标信号相关峰。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过每个所述信号跟踪通道的所述第二目标信号相关峰对应的观测值，维护所述卫星信号接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步，包括：
通过每个所述信号跟踪通道的所述第二目标信号相关峰对应的观测值，计算所述卫星信号接收设备的钟差和钟漂；
利用所述钟差和钟漂，维护所述卫星信号接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号，包括：
对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行信号跟踪、电文解调、初始导航状态解算和时间同步，得到初始化处理后的GNSS信号；
若所述GNSS信号具有导频通道，则将所述初始化处理后的GNSS信号作为待处理信号；
若所述GNSS信号只存在数据通道，则基于外部电文比特去除所述初始化处理后的GNSS信号的比特，得到待处理信号。
7.一种卫星信号分析系统，其特征在于，所述系统包括：
初始化单元，用于对卫星信号接收设备检测到的全球卫星定位系统GNSS信号进行初始化处理，得到待处理信号；
第一计算单元，用于基于载体位置速度辅助信息和外部星历辅助信息，计算所述卫星信号接收设备的每个信号跟踪通道对应的伪距；
第一确定单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，确定所述信号跟踪通道中的所述待处理信号对应的至少一个信号相关峰，及确定至少一个所述信号相关峰对应的码相位和载波多普勒；
估算单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行载噪比估算，得到至少一个所述信号相关峰对应的载噪比；
累加单元，用于累加所有所述信号跟踪通道中的所述待处理信号，得到对应的信号累加值；
输出单元，用于输出用于信号分析的所述信号累加值、所述伪距、所述载波多普勒、所述码相位和所述载噪比；
第二计算单元，用于基于所述载体位置速度辅助信息和所述外部星历辅助信息，计算每个所述信号跟踪通道对应的伪距率；
第二确定单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道对应的所述伪距和所述伪距率，确定所述信号跟踪通道的数控振荡器NCO控制值，所述NCO控制值包括码NCO值和载波NCO值；
第三确定单元，用于确定每个所述信号跟踪通道中超过噪声门限值的所述信号相关峰，并将其作为第一目标信号相关峰；
第三计算单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，基于所述信号跟踪通道对应的所述NCO控制值，计算所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值；
第四确定单元，用于针对每个所述信号跟踪通道，利用所述信号跟踪通道中的所述第一目标信号相关峰对应的观测值，从所述信号跟踪通道中的所有所述第一目标信号相关峰中确定第二目标信号相关峰；
同步单元，用于通过每个所述信号跟踪通道的所述第二目标信号相关峰对应的观测值，维护所述卫星信号接收设备的接收机时间与GNSS时间之间的同步。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述估算单元具体用于：针对每个所述信号跟踪通道，对所述信号跟踪通道中的至少一个所述信号相关峰进行长时间相干积分，得到至少一个所述信号相关峰对应的峰值功率；针对每个所述信号跟踪通道中的每个所述信号相关峰，将所述信号相关峰对应的峰值功率除以噪声功率得到信噪比，并将所述信噪比转换为载噪比。
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