CN113406681B - 载波相位半周模糊快速检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载波相位半周模糊快速检测方法及装置，利用卫星播发电文中的星历和历书在一个周期内，所有的参数会一直保持不变，相邻两个周期的星历和历书的数值变化应该在一定范围之内的这一特性；通过比较失锁前后的星历或历书参数的数值，可以检测载波相位半周模糊。这种方式只需要少数几个电文比特，滞后时间远远小于一个电文周期，可以快速判断载波相位半周模糊，为高精度高实时性定位功能提供帮助。

Description

载波相位半周模糊快速检测方法及装置
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，具体的涉及一种载波相位半周模糊快速检测方法及装置。
背景技术
GNSS接收机在GNSS装置中起着重要的作用，接收机的原始数据测量精度会直接影响定位结果。其中载波相位测量值在高精度测量时起着重要作用。
目前接收机的载波环普遍采用科斯塔斯锁相环(Costas PLL)，由于科斯塔斯锁相环的特性，载波相位的测量结果必然会存在一个半周模糊。传统的利用电文帧头进行载波相位半周模糊判断的方法，在信号失锁重捕时，载波相位的半周模糊检测可能会存在最大一个电文时长的滞后，在高精度高实时性的场景下，会影响接收机的性能。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种载波相位半周模糊快速检测方法及装置，能够短时间内快速检测出载波相位半周模糊。
根据本发明第一方面实施例的载波相位半周模糊快速检测方法，包括以下步骤：
S100、卫星入境接收信号，记录电文参数，利用电文帧头检测载波相位的半周模糊，并实时解析和记录电文中的星历和历书参数的二进制数值；
S200、当接收机出现失锁重捕时，解析失锁重捕后接收到的第一个星历或历书参数，并判断是否为跨星历或者跨历书时刻，如果不是，进入步骤S300，如果是，进入步骤S400；
S300、将第一个星历或历书参数的数值与失锁之前的星历或历书参数的数值进行比较，如果相同，判断载波相位正常；如果相反，判断有载波相位半周跳变；
S400、将星历或历书参数的数值经过量化以后进行比较，如果在正常范围之内，判断载波相位正常；如果超过范围，判断有载波相位半周跳变；
S500、输出载波相位半周模糊判断结果。
根据本发明第一方面实施例的载波相位半周模糊快速检测方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式利用电文中星历和历书播发的的特性，通过比较失锁前后的星历或历书参数的数值，可以检测载波相位半周模糊。这种方式只需要少数几个电文比特，滞后时间远远小于一个电文周期，可以快速判断载波相位半周模糊，为高精度高实时性定位功能提供帮助。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S100中电文参数的每个子帧为300bit。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S100中的电文速率为50bps。
根据本发明的一些实施例，所述星历或历书参数的数值为二进制数值。
根据本发明第一方面实施例的载波相位半周模糊快速检测装置，包括：接收机，所述接收机通过上述的载波相位半周模糊快速检测方法进行检测。
根据本发明第二方面实施例的载波相位半周模糊快速检测装置，至少具有如下技术效果：本发明实施方式利用电文中星历和历书播发的的特性，通过比较失锁前后的星历或历书参数的数值，可以检测载波相位半周模糊。这种方式只需要少数几个电文比特，滞后时间远远小于一个电文周期，可以快速判断载波相位半周模糊，为高精度高实时性定位功能提供帮助。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例中载波相位半周模糊快速检测方法的逻辑框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参考图1，一种载波相位半周模糊快速检测方法，包括以下步骤：
S100、卫星入境接收信号，记录电文参数，利用电文帧头检测载波相位的半周模糊，并实时解析和记录电文中的星历和历书参数的二进制数值；
S200、因为卫星播发电文中的星历和历书在一个周期内，所有的参数会一直保持不变：相邻两个周期的星历和历书的数值变化应该在一定范围之内。因此我们利用电文的这一特性，当接收机出现失锁重捕时，解析失锁重捕后接收到的第一个星历或历书参数，并判断是否为跨星历或者跨历书时刻，如果不是，进入步骤S300，如果是，进入步骤S400；
S300、将第一个星历或历书参数的二进制数值与失锁之前的星历或历书参数的二进制数值进行比较，如果相同，判断载波相位正常；如果相反，判断有载波相位半周跳变；
S400、将星历或历书参数的数值经过量化以后进行比较，如果在正常范围之内，判断载波相位正常；如果超过范围，判断有载波相位半周跳变；
S500、输出载波相位半周模糊判断结果。
以北斗系统MEO/IGSO卫星的B31信号D1电文为例，D1电文每个子帧为300bit，电文速率为50bps，历时6s。星历的更新周期为1小时，历书的更新周期小于7天，在这个周期内，星历和历书参数会一直保持不变。如果失锁重捕后，收集到的第一个参数为星历参数中的toe(星历参考时刻)，通过与失锁前的星历参考时刻进行比对，如果二进制数值相同，表示载波相位没有跳半周，如果二进制数值刚好相反，则可以判定载波相位有半周跳变；如果失锁重捕发生时，刚好为跨星历时刻，则将失锁前后的toe相减，如果不为3600，但是将弘的二进制数值取反以后相减为3600，则判定载波相位有半周跳变。如果失锁重捕后收到的第一个参数为其他参数，判断方式也同上。
综上所述，本发明实施方式利用电文中星历和历书播发的的特性，通过比较失锁前后的星历或历书参数的数值，可以检测载波相位半周模糊。这种方式只需要少数几个电文比特，滞后时间远远小于一个电文周期，可以快速判断载波相位半周模糊，为高精度高实时性定位功能提供帮助。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种载波相位半周模糊快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、卫星入境接收信号，记录电文参数，利用电文帧头检测载波相位的半周模糊，并实时解析和记录电文中的星历和历书参数的二进制数值；
S200、当接收机出现失锁重捕时，解析失锁重捕后接收到的第一个星历或历书参数，并判断是否为跨星历或者跨历书时刻，如果不是，进入步骤S300，如果是，进入步骤S400；
S300、将第一个星历或历书参数的数值与失锁之前的星历或历书参数的数值进行比较，如果相同，判断载波相位正常；如果相反，判断有载波相位半周跳变；
S400、将星历或历书参数的数值经过量化以后进行比较，如果在正常范围之内，判断载波相位正常；如果超过范围，判断有载波相位半周跳变；
S500、输出载波相位半周模糊判断结果。
2.根据权利要求1所述的载波相位半周模糊快速检测方法，其特征在于：所述步骤S100中电文参数的每个子帧为300bit。
3.根据权利要求1所述的载波相位半周模糊快速检测方法，其特征在于：所述步骤S100中的电文速率为50bps。
4.根据权利要求1所述的载波相位半周模糊快速检测方法，其特征在于：所述星历或历书参数的数值为二进制数值。
5.一种载波相位半周模糊快速检测装置，其特征在于，包括：接收机，所述接收机通过权利要求1至4任意一项所述的载波相位半周模糊快速检测方法进行检测。
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