CN114114347A - 一种跨频点辅助信号跟踪方法及装置 - Google Patents

一种跨频点辅助信号跟踪方法及装置 Download PDF

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CN114114347A CN202111274706.3A CN202111274706A CN114114347A CN 114114347 A CN114114347 A CN 114114347A CN 202111274706 A CN202111274706 A CN 202111274706A CN 114114347 A CN114114347 A CN 114114347A
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frequency point
signal
point signal
frequency
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王盾
陈耀辉
刘通
张爽娜
董启甲
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Space Star Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种跨频点辅助信号跟踪方法及装置。跨频点辅助信号跟踪方法包括：获取卫星第一频点信号与第二频点信号功率比；接收卫星第一频点信号生成其信号幅值估计；根据第一频点信号幅值估计和第一频点信号与第二频点信号功率比生成第二频点信号幅值估计；利用第二频点信号幅值估计跟踪第二频点信号。本发明通过跟踪第一频点信号导频分量获取的高可靠信号幅值估计，辅助跟踪调制有高速导航电文的第二频点信号，提高了第二频点信号的跟踪鲁棒性。

Description

一种跨频点辅助信号跟踪方法及装置
技术领域
本发明涉及一种跨频点辅助信号跟踪方法及装置，属于通信、导航技术领域。
背景技术
近年来星基精密单点定位(PPP)技术广受瞩目，一些GNSS核心星座已经开始或宣称即将开始提供PPP服务，如：日本的准天顶卫星导航系统(QZSS)、欧洲卫星导航系统Galileo以及中国北斗卫星导航系统(BDS)。与传统的星基广域差分增强系统、如SBAS相比，PPP服务要求以更高的速率播发更多的改正数据。如QZSS在L6信号上播发两路PPP服务电文、L6D和L6E，每路电文播发速率2000bps；Galileo在E6-B信号上播发High accuracyservice(HAS)电文，速率1000sps；BDS在B2b信号上播发PPP-B2b电文，速率1000sps。由于电文播发速率提升，信号接收相关积分时间相应缩短，导致载波相位跟踪热噪声误差加大，跟踪门限上升。
调制有导航电文的信号，通常采用Costas PLL进行载波相位跟踪，常用的CostasPLL载波相位鉴相器有
Figure BDA0003329748870000011
Figure BDA0003329748870000012
等，其中IP、QP分别为I支路和Q支路的累加量，A为信号幅值。在低信噪比时，
Figure BDA0003329748870000013
和
Figure BDA0003329748870000014
容易受到IP波动的影响，
Figure BDA0003329748870000015
和
Figure BDA0003329748870000016
需要已知信号幅值。通常的做法是采用如下方式估计信号幅值，即
Figure BDA0003329748870000017
然而，由于存在平方损失，且信噪比越低，平方损失越大，导致低信噪比时，信号幅值估计精度差，跟踪环路发散风险增大，导致难以获得较低的载波跟踪门限。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本发明解决的技术问题是：为了克服调制有高速导航电文的信号无法通过增加相干累加次数或延长相关积分时间来提高自身信号幅度估计精度和可靠性的缺陷，提高信号跟踪鲁棒性，提出了一种跨频点辅助信号跟踪方法及装置，通过跟踪第一频点信号导频分量获取的高可靠信号幅值估计，辅助跟踪调制有高速导航电文的第二频点信号，提高了第二频点信号的跟踪鲁棒性。
本发明的技术解决方案是：
一种跨频点辅助信号跟踪方法，步骤如下
步骤101：获取卫星的第一频点信号以及第二频点信号，其中，所述第一频点信号以及第二频点信号为同一卫星发射的不同频点信号，由同一接收机接收；
步骤102：获取所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K；
步骤103：根据所述获取的第一频点信号生成第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000021
步骤104：根据所述第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000022
和所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K生成第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000023
步骤105：利用所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000024
跟踪第二频点信号。
进一步的，
所述步骤102：获取所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K包括：
步骤1021：获取所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks；
步骤1022：获取所述第一频点信号与第二频点信号接收天线增益之间的比例系数Kr；
步骤1023：获取所述第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数Kl；
步骤1024：根据所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks、接收天线增益之间的比例系数Kr以及接收通道处理损失之间的比例系数Kl，生成所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000031
进一步的，
所述步骤103：根据所述获取的第一频点信号生成第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000032
包括：
步骤1031：根据所述获取的第一频点信号，生成第一频点信号的数字中频信号；
步骤1032：将所述第一频点信号数字中频信号与载波环复制的载波混频从而输出正交的第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号；
步骤1033：将所述第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号分别与扩频码做相关积分运算，从而获得第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)；
步骤1034：根据所述第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)，计算第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000033
进一步的，
所述步骤105：根据所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000034
跟踪第二频点信号包括：
步骤1051：根据所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000035
归一化第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器；
步骤1052：根据第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器的鉴相结果，跟踪第二频点信号。
进一步的，
所述步骤1021：获取所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks包括：
步骤10211：获取第一频点信号卫星天线增益方向性图Gs1与第二频点信号卫星天线增益方向性图Gs2；
步骤10212：获取第一频点信号发射功率P1与第二频点信号发射功率P2；
步骤10213：根据所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线增益方向性图、以及第一频点信号与第二频点信号发射功率，生成第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1＝P1Gs1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2＝P2Gs2；
步骤10214：根据所述第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2，生成第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000041
进一步的，
所述步骤1023：获取第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数Kl包括：
步骤10231：获取第一频点信号接收通道处理损失L1和第二频点信号接收通道处理损失L2；
步骤10232：根据第一频点信号和第二频点信号接收通道处理损失生成第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000042
进一步的，本发明还提供了一种跨频点辅助信号跟踪装置，包括：
接收机天线，所述接收机天线用于获取卫星的第一频点信号以及第二频点信号，其中，所述第一频点信号以及第二频点信号为同一卫星发射的不同频点信号，由同一接收机接收；
信号接收功率比例系数获取模块，所述信号接收功率比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K；
第一频点信号幅值估计生成模块，所述第一频点信号幅值估计生成模块用于根据所述获取的第一频点信号生成第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000043
第二频点信号幅值估计生成模块，所述第二频点信号幅值估计生成模块用于根据所述第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000044
和所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K生成第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000051
第二频点跟踪模块，所述第二频点跟踪模块用于利用所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000052
跟踪第二频点信号。
进一步的，
所述所述信号接收功率比例系数获取模块包括：
卫星天线信号发射功率比例系数获取模块，所述卫星天线信号发射功率比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks；
接收天线增益比例系数获取模块，所述接收天线增益比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号接收天线增益之间的比例系数Kr；
接收通道处理损失比例系数获取模块，所述接收通道处理损失比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数Kl；
信号接收功率比例系数计算模块，所述信号接收功率比例系数计算模块用于根据所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks、接收天线增益之间的比例系数Kr以及接收通道处理损失之间的比例系数Kl，生成所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000053
进一步的，
所述第一频点信号幅值估计生成模块包括：
射频前端，所述射频前端用于根据所述获取的第一频点信号，生成第一频点信号的数字中频信号；
混频模块，所述混频模块用于将所述第一频点信号数字中频信号与载波环复制的载波混频从而输出正交的第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号；
相关运算模块，所述相关运算模块用于将所述第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号分别与扩频码做相关积分运算，从而获得第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)；
计算模块，所述计算模块用于根据所述第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)，计算第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000061
进一步的，
所述第二频点跟踪模块包括：
第二频点鉴相器模块，所述第二频点鉴相器模块用于根据所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000062
归一化第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器；
跟踪模块，所述跟踪模块用于根据第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器的鉴相结果，跟踪第二频点信号。
进一步的，
所述卫星天线信号发射功率比例系数获取模块包括：
卫星天线增益方向性图获取模块，所述卫星天线增益方向性图获取模块用于获取第一频点信号卫星天线增益方向性图Gs1与第二频点信号卫星天线增益方向性图Gs2；
发射功率获取模块，所述发射功率获取模块用于获取第一频点信号发射功率P1与第二频点信号发射功率P2；
卫星天线信号发射功率获取模块，所述卫星天线信号发射功率获取模块用于根据所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线增益方向性图、以及第一频点信号与第二频点信号发射功率，生成第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1＝P1Gs1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2＝P2Gs2；
卫星天线信号发射功率比例系数计算模块，所述卫星天线信号发射功率比例系数计算模块用于根据所述第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2，生成第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000063
进一步的，
所述接收通道处理损失比例系数获取模块包括：
接收通道处理损失获取模块，所述接收通道处理损失获取模块用于获取第一频点信号接收通道处理损失L1和第二频点信号接收通道处理损失L2；
接收通道处理损失比例系数计算模块，所述接收通道处理损失比例系数计算模块用于根据第一频点信号和第二频点信号接收通道处理损失生成第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000071
本发明与现有技术相比的优点在于：
当代GNSS系统都会在一些频点上设置专门的导频信号，导频通道没有调制导航电文，可以通过对信号接收的相关积分结果先进行相干累加、再进行幅值计算和平滑的方法，或在求取信号幅值前延长信号接收的相关积分时间的方法，提高信号幅度估计精度和估值可靠性，降低由于信号幅度估计误差导致跟踪环路发散的风险。本发明利用事先获取的第一频点信号与第二频点信号的功率比值，利用通过接收第一频点信号获取的高可靠信号幅值估计，推算第二频点信号幅值，从而获得高可靠的第二频点信号幅值估计，克服了由于第二频点信号调制有高速导航电文，无法通过增加相干累加次数或延长相关积分时间提高自身信号幅度估计精度和可靠性的缺陷，提高了第二频点信号的跟踪鲁棒性。
附图说明
图1是根据本发明实施例的跨频点辅助信号跟踪方法的流程示意图。
图2是根据本发明实施例的能够实现本发明的跨频点辅助信号跟踪方法的接收机构成图；
图3是根据本发明实施例的载波跟踪门限效果比照图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
当代GNSS系统都会在一些频点上设置专门的导频信号，导频通道没有调制导航电文，可以通过对信号接收的相关积分结果先进行相干累加、再进行幅值计算和平滑的方法，或在求取信号幅值前延长信号接收的相关积分时间的方法，提高信号幅度估计精度和估值可靠性，降低由于信号幅度估计误差导致跟踪环路发散的风险。本发明利用事先获取的第一频点信号与第二频点信号的功率比值，利用通过接收第一频点信号获取的高可靠信号幅值估计，推算第二频点信号幅值，从而获得高可靠的第二频点信号幅值估计，克服了由于第二频点信号调制有高速导航电文，无法通过增加相干累加次数或延长相关积分时间提高自身信号幅度估计精度和可靠性的缺陷，提高了第二频点信号的跟踪鲁棒性。
下面以举例的方式对本发明进行进一步阐述，可以理解的是，该举例并不构成对本发明的任何限制。
如图1和图2所示，本发明提出的一种跨频点辅助信号跟踪方法，包括如下步骤：
步骤101：获取卫星的第一频点信号以及第二频点信号，其中，所述第一频点信号以及第二频点信号为同一卫星发射的不同频点信号，由同一接收机接收；
步骤102：获取所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K包括：
步骤1021：获取所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks；
具体地，步骤10211：获取第一频点信号卫星天线增益方向性图Gs1与第二频点信号卫星天线增益方向性图Gs2；
步骤10212：获取第一频点信号发射功率P1与第二频点信号发射功率P2；
步骤10213：根据所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线增益方向性图、以及第一频点信号与第二频点信号发射功率，生成第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1＝P1Gs1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2＝P2Gs2；
步骤10214：根据所述第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2，生成第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000091
步骤1022：获取所述第一频点信号与第二频点信号接收天线增益之间的比例系数Kr；
步骤1023：获取所述第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数Kl；具体地，步骤10231：获取第一频点信号接收通道处理损失L1和第二频点信号接收通道处理损失L2；
更具体地，接收通道处理损失为固定值，由接收机处理过程决定；
步骤10232：根据第一频点信号和第二频点信号接收通道处理损失生成第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000092
步骤1024：根据所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks、接收天线增益之间的比例系数Kr以及接收通道处理损失之间的比例系数Kl，生成所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000093
具体地，可按如下公式计算第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K
Figure BDA0003329748870000101
步骤103：根据所述获取的第一频点信号生成第一频点信号幅值估计
Figure BDA00033297488700001014
包括：
步骤1031：根据所述获取的第一频点信号，生成第一频点信号的数字中频信号；
步骤1032：将所述第一频点信号数字中频信号与载波环复制的载波混频从而输出正交的第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号；
步骤1033：将所述第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号分别与扩频码做相关积分运算，从而获得第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)；
步骤1034：根据所述第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)，计算第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000102
具体地，第一频点的卫星信号幅值估计值，可按如下方式计算，先进行N次相干平均后求取信号幅度
Figure BDA0003329748870000103
再进行M次滑动平均求取信号平均幅度
Figure BDA0003329748870000104
作为第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000105
Figure BDA0003329748870000106
Figure BDA0003329748870000107
步骤104：根据所述第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000108
和所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K生成第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000109
具体地，第二频点信号幅值估计
Figure BDA00033297488700001010
可按如下公式计算
Figure BDA00033297488700001011
步骤105：根据所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA00033297488700001012
跟踪第二频点信号包括：
步骤1051：根据所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA00033297488700001013
归一化第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器；
步骤1052：根据第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器的鉴相结果，跟踪第二频点信号。
具体地，将卫星信号经过第二频点的射频前端(f2 RF Front-End)处理输出数字中频信号；数字中频信号与载波环复制的载波混频输出正交的IQ两路基带信号，即I路基带信号以及Q路基带信号，IQ两路基带信号分别与扩频码发生器复制的扩频码做相关运算，获得IQ两路相关结果，输出给鉴相滤波模块；随后，鉴相滤波模块根据输入的IQ两路相关结果和第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000111
归一化鉴相器，计算载波鉴相误差，并对鉴相误差进行滤波，从而获得载波鉴相误差滤波结果，调节第二频点的信号载波频率和相位，使输出的载波频率和相位与接收到的卫星发射的信号载波保持同步，鉴相滤波模块还根据输入的IQ两路相关结果计算码鉴相误差，使扩频码发生器在码NCO控制下复制的扩频码相位与接收到的信号扩频码保持同步。
本发明还提供了一种跨频点辅助信号跟踪装置包括接收机天线、信号接收功率比例系数获取模块、第一频点信号幅值估计生成模块、第二频点信号幅值估计生成模块以及第二频点跟踪模块，其中
接收机天线用于获取卫星的第一频点信号以及第二频点信号，其中，所述第一频点信号以及第二频点信号为同一卫星发射的不同频点信号，由同一接收机接收；
信号接收功率比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K；
第一频点信号幅值估计生成模块用于根据所述获取的第一频点信号生成第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000112
第二频点信号幅值估计生成模块用于根据所述第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000113
和所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K生成第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000114
第二频点跟踪模块用于利用所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000121
跟踪第二频点信号。
在本实施例中，信号接收功率比例系数获取模块包括卫星天线信号发射功率比例系数获取模块、接收天线增益比例系数获取模块、接收通道处理损失比例系数获取模块以及信号接收功率比例系数计算模块，其中
卫星天线信号发射功率比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks；
接收天线增益比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号接收天线增益之间的比例系数Kr；
接收通道处理损失比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数Kl；
信号接收功率比例系数计算模块用于根据所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks、接收天线增益之间的比例系数Kr以及接收通道处理损失之间的比例系数Kl，生成所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000122
在本实施例中，第一频点信号幅值估计生成模块包括射频前端、混频模块、相关运算模块以及计算模块，其中
射频前端用于根据所述获取的第一频点信号，生成第一频点信号的数字中频信号；
混频模块用于将所述第一频点信号数字中频信号与载波环复制的载波混频从而输出正交的第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号；
相关运算模块用于将所述第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号分别与扩频码做相关积分运算，从而获得第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)；
计算模块用于根据所述第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)，计算第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000123
在本实施例中，第二频点信号幅值估计生成模块用于根据所述第一频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000131
和所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K生成第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000132
在本实施例中，第二频点跟踪模块包括第二频点鉴相器模块以及跟踪模块，其中
第二频点鉴相器模块用于根据所述第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000133
归一化第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器；
跟踪模块用于根据第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器的鉴相结果，跟踪第二频点信号。
如图3所示是根据本发明实施例的载波跟踪门限效果比照图。
“未辅助”曲线根据跟踪第二频点获取的IQ相关值，按照公式
Figure BDA0003329748870000134
采用10s滑动平均的方式得到第二频点信号幅值估计
Figure BDA0003329748870000135
“辅助”曲线采用本发明的方法，先根据跟踪第一频点获取的IQ相关值，按公式
Figure BDA0003329748870000136
进行N＝10次(10ms)相干平均求取辅助通道信号幅度
Figure BDA0003329748870000137
再按公式
Figure BDA0003329748870000138
进行M＝1000次滑动平均求取信号平均幅度
Figure BDA0003329748870000139
作为第一频点的卫星信号幅值估计
Figure BDA00033297488700001310
再根据第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K得到第二频点信号幅值估计
Figure BDA00033297488700001311
从图3中可以看出，“未辅助”的跟踪门限为29.4dB-Hz，“辅助”的跟踪门限为28dB-Hz，采用本发明提出的方法可以获得更低的信号跟踪门限。
在本实施例中，卫星天线信号发射功率比例系数获取模块包括卫星天线增益方向性图获取模块、发射功率获取模块、卫星天线信号发射功率获取模块以及卫星天线信号发射功率比例系数计算模块，其中
卫星天线增益方向性图获取模块用于获取第一频点信号卫星天线增益方向性图Gs1与第二频点信号卫星天线增益方向性图Gs2；
发射功率获取模块用于获取第一频点信号发射功率P1与第二频点信号发射功率P2；
卫星天线信号发射功率获取模块用于根据所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线增益方向性图、以及第一频点信号与第二频点信号发射功率，生成第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1＝P1Gs1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2＝P2Gs2；
卫星天线信号发射功率比例系数计算模块用于根据所述第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2，生成第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000141
在本实施例中，接收通道处理损失比例系数获取模块包括接收通道处理损失获取模块以及接收通道处理损失比例系数计算模块，其中
接收通道处理损失获取模块用于获取第一频点信号接收通道处理损失L1和第二频点信号接收通道处理损失L2；
接收通道处理损失比例系数计算模块用于根据第一频点信号和第二频点信号接收通道处理损失生成第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数
Figure BDA0003329748870000142
当代GNSS系统都会在一些频点上设置专门的导频信号，导频通道没有调制导航电文，可以通过对信号接收的相关积分结果先进行相干累加、再进行幅值计算和平滑的方法，或在求取信号幅值前延长信号接收的相关积分时间的方法，提高信号幅度估计精度和估值可靠性，降低由于信号幅度估计误差导致跟踪环路发散的风险。本发明利用事先获取的第一频点信号与第二频点信号的功率比值，利用通过接收第一频点信号获取的高可靠信号幅值估计，推算第二频点信号幅值，从而获得高可靠的第二频点信号幅值估计，克服了由于第二频点信号调制有高速导航电文，无法通过增加相干累加次数或延长相关积分时间提高自身信号幅度估计精度和可靠性的缺陷，提高了第二频点信号的跟踪鲁棒性。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种跨频点辅助信号跟踪方法，其特征在于步骤如下：
步骤101：获取卫星的第一频点信号以及第二频点信号，其中，所述第一频点信号以及第二频点信号为同一卫星发射的不同频点信号，由同一接收机接收；
步骤102：获取所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K；
步骤103：根据所述获取的第一频点信号生成第一频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000011
步骤104：根据所述第一频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000012
和所述比例系数K生成第二频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000013
步骤105：利用所述第二频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000014
跟踪第二频点信号，完成跨频点辅助信号跟踪。
2.根据权利要求1所述的一种跨频点辅助信号跟踪方法，其特征在于：所述步骤102获取第一频点信号功率与第二频点信号功率之间的比例系数K，具体为：
步骤1021：获取第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ls；
步骤1022：获取第一频点信号与第二频点信号接收天线增益之间的比例系数Kr；
步骤1023：获取第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数Kl；
步骤1024：计算得到第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数
Figure FDA0003329748860000015
3.根据权利要求1所述的一种跨频点辅助信号跟踪方法，其特征在于：所述步骤103根据获取的第一频点信号生成第一频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000016
具体为：
步骤1031：根据获取的第一频点信号，生成第一频点信号的数字中频信号；
步骤1032：将所述第一频点信号数字中频信号与载波环复制的载波进行混频，从而输出正交的第一频点信号的I路基带信号与Q路基带信号；
步骤1033：将第一频点信号的I路基带信号与Q路基带信号分别与扩频码做相关积分运算，从而获得第一频点信号的I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)；
步骤1034：根据所述第一频点信号的I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)，计算第一频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000021
4.根据权利要求1所述的跨频点辅助信号跟踪方法，其特征在于：所述步骤105根据第二频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000022
跟踪第二频点信号包括：
步骤1051：根据所述第二频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000023
归一化第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器；
步骤1052：根据第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器的鉴相结果，跟踪第二频点信号。
5.根据权利要求2所述的跨频点辅助信号跟踪方法，其特征在于：所述步骤1021获取所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks，具体为：
步骤10211：获取第一频点信号卫星天线增益方向性图Gs1与第二频点信号卫星天线增益方向性图Gs2；
步骤10212：获取第一频点信号发射功率P1与第二频点信号发射功率P2；
步骤10213：计算得到第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1＝P1Gs1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2＝P2Gs2；
步骤10214：计算得到第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数
Figure FDA0003329748860000024
6.根据权利要求2所述的跨频点辅助信号跟踪方法，其特征在于：所述步骤1023获取第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数Kl，具体为：
步骤10231：获取第一频点信号接收通道处理损失L1和第二频点信号接收通道处理损失L2；
步骤10232：根据第一频点信号和第二频点信号接收通道处理损失生成第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数
Figure FDA0003329748860000031
7.一种跨频点辅助信号跟踪装置，其特征在于包括：
接收机天线，所述接收机天线用于获取卫星的第一频点信号以及第二频点信号，其中，所述第一频点信号以及第二频点信号为同一卫星发射的不同频点信号，由同一接收机接收；
信号接收功率比例系数获取模块，所述信号接收功率比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K；
第一频点信号幅值估计生成模块，所述第一频点信号幅值估计生成模块用于根据所述获取的第一频点信号生成第一频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000032
第二频点信号幅值估计生成模块，所述第二频点信号幅值估计生成模块用于根据所述第一频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000033
和所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数K生成第二频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000034
第二频点跟踪模块，所述第二频点跟踪模块用于利用所述第二频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000035
跟踪第二频点信号，实现跨频点辅助信号跟踪。
8.根据权利要求7所述的跨频点辅助信号跟踪装置，其特征在于：所述信号接收功率比例系数获取模块包括：
卫星天线信号发射功率比例系数获取模块，所述卫星天线信号发射功率比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数Ks；
接收天线增益比例系数获取模块，所述接收天线增益比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号接收天线增益之间的比例系数Kr；
接收通道处理损失比例系数获取模块，所述接收通道处理损失比例系数获取模块用于获取所述第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数Kl；
信号接收功率比例系数计算模块，计算所述第一频点信号功率与所述第二频点信号功率之间的比例系数
Figure FDA0003329748860000041
9.根据权利要求7所述的跨频点辅助信号跟踪装置，其特征在于：所述第一频点信号幅值估计生成模块包括：
射频前端，所述射频前端用于根据所述获取的第一频点信号，生成第一频点信号的数字中频信号；
混频模块，所述混频模块用于将所述第一频点信号数字中频信号与载波环复制的载波混频从而输出正交的第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号；
相关运算模块，所述相关运算模块用于将所述第一频点信号I路基带信号与Q路基带信号分别与扩频码做相关积分运算，从而获得第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP(n)；
计算模块，所述计算模块用于根据所述第一频点信号I路相关积分结果IP(n)与Q路相关积分结果QP9n)，计算第一频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000042
10.根据权利要求7所述的跨频点辅助信号跟踪装置，其特征在于：所述第二频点跟踪模块包括：
第二频点鉴相器模块，用于根据所述第二频点信号幅值估计
Figure FDA0003329748860000043
归一化第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器；
跟踪模块，根据第二频点信号接收通道信号跟踪误差鉴相器的鉴相结果，跟踪第二频点信号。
11.根据权利要求8所述的跨频点辅助信号跟踪装置，其特征在于：所述卫星天线信号发射功率比例系数获取模块包括：
卫星天线增益方向性图获取模块，用于获取第一频点信号卫星天线增益方向性图Gs1与第二频点信号卫星天线增益方向性图Gs2；
发射功率获取模块，用于获取第一频点信号发射功率P1与第二频点信号发射功率P2；
卫星天线信号发射功率获取模块，用于计算得到第一频点信号卫星天线信号发射功率Ps1＝P1Gs1与第二频点信号卫星天线信号发射功率Ps2＝P2Gs2；
卫星天线信号发射功率比例系数计算模块，用于计算得到第一频点信号与第二频点信号卫星天线信号发射功率之间的比例系数
Figure FDA0003329748860000051
12.根据权利要求8所述的跨频点辅助信号跟踪装置，其特征在于：所述接收通道处理损失比例系数获取模块包括：
接收通道处理损失获取模块，用于获取第一频点信号接收通道处理损失L1和第二频点信号接收通道处理损失L2；
接收通道处理损失比例系数计算模块，用于根据第一频点信号和第二频点信号接收通道处理损失生成第一频点信号与第二频点信号接收通道处理损失之间的比例系数
Figure FDA0003329748860000052
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