CN117214926A - 一种宽带复合导航信号跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种宽带复合导航信号跟踪方法，包括剥离宽带复合导航信号的载波，所述宽带复合导航信号的上下边带分别调制有第一伪码和第二伪码、第一复副载波和第二复副载波、以及相同的载波，所述第一伪码和所述第二伪码不同，所述第一复副载波和所述第二复副载波互为共轭；对剥离载波的宽带复合导航信号的进行副载波剥离和伪码剥离，得到相关结果和副载波维延迟估计；对相关结果中的伪码维相关结果进行检测，并根据检测结果调整副载波维延迟估计，得到伪距观测量。本公开降低了接收机跟踪通道的计算资源的开销以及实现复杂度，提升了处理效率。
Description
技术领域
本公开涉及卫星通信领域，特别的涉及一种宽带复合导航信号跟踪方法及装置。
背景技术
全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)，又称全球卫星导航系统，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统，通常包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统。以美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo系统以及中国BDS为代表的全球卫星导航系统(GNSS)为人们提供着实时、三维、全天候的定位、导航及授时服务。
为了提升服务性能，同时与传统导航信号(正交相移键控(Quadrature PhaseShift Keying，QPSK)或差分移相键控(Differential Phase-Shift Keying，DPSK)调制信号)实现频谱分离，降低新旧导航系统信号之间的干扰，新一代的GNSS信号普遍采用二进制偏移载波(Binary Offset Carrier，BOC)调制，为接收终端带来更大测距潜力。但由于BOC调制信号的自相关函数中存在多峰，相对于传统导航信号的自相关函数仅存在一个峰(自相关函数为三角)，无法保证稳定锁定在主峰，即，引入了跟踪模糊度问题。
为了进一步提升信号测距潜力同时提供多种服务，Galileo系统在E5频点、BDS在B2频点上设计了宽带复合导航信号，利用两互为共轭的复副载波调制将多种信号分量分别搬移至上下边带进行播发。具体而言，E5信号采用AltBOC(15,10)调制方式，其上下边带E5a(1176.45MHz)、E5b(1207.14MHz)信号分量功率相同，且均含有导频及数据两支路。B2信号采用ACE-BOC(15,10)调制方式，其上下边带B2a(1176.45MHz)、B2b((1207.14MHz))信号分量功率不同，B2a分量含有导频及数据支路，B2b分量包含I、Q支路。这种宽带复合导航信号支持宽带接收以及窄带单分量处理，与窄带接收相比，宽带接收不仅能够充分利用多信号分量的能量，而且可以充分发挥宽带信号的测距潜力。
针对此类宽带复合导航信号的接收问题，多种无模糊跟踪方法被提出。任嘉伟在“AltBOC(15,10)信号合成相关函数的无模糊跟踪方法”一文中通过设计两路本地辅助信号的波形，与接收AltBOC信号进行相关运算，构造出无边峰的合成相关函数，忽略宽带复合信号中载波与副载波的耦合效应，利用上下边带的伪随机码构造联合伪码从而实现无模糊跟踪。该方法仅适用于AltBOC调制信号，且由于其忽视了载波影响，跟踪环路鲁棒性较差。DBT技术将上下边带的复副载波当作载波的一部分，从而通过分别处理上下边带分量，再联合提取出所需的副载波维观测量。该方法仅适用于上下边带信号功率相等的AltBOC调制信号。在此基础上改进的AsymDBT技术利用上下边带分量的功率配比做了调整，然而其副载波维观测量的提取来自于幅度域，而非相位域，因此测距精度有限。
从导航信号的格式演进来看，随着技术的发展，导航信号从传统的BPSK或者QPSK逐渐演进到BOC，在调制内容上来看，从不调制副载波，到调制副载波，从调制一个副载波到在上下边带分别调制两个副载波，从调制实域的副载波到调制共轭的复的副载波。
对于不同的信号格式，有着不同的处理方法和思路。最初在导航信号中调制了副载波和伪码的时候，副载波和伪码的相位是严格对齐的，特别是对于复的副载波，通常是当作载波处理的。也就是说，目前的做法是将副载波和载波一起处理(利用载波和副载波的关系)，或者将副载波和伪码一起处理。比如，对于当前卫星导航信号中最复杂的共轭复副载波，通常把上下边带当作独立的信号进行处理，上下边带的载波不同，将副载波揉进了载波中。在这种情况下，设计的系统中包括两个上下边带的载波NCO，利用副载波和载波的关系，将两个互为共轭的副载波分别加载在上下边带的载波上，利用与上下边带载波的关系，恢复出副载波。
为了沿用现有的硬件，现有方案中也有将副载波和伪码视为一个整体进行处理方法。但是这种方法中将副载波和伪码视为整体处理的结果是用于针对伪码进行调整。
发明内容
本公开提供了一种宽带复合导航信号跟踪方法，包括剥离宽带复合导航信号的载波，其中，所述宽带复合导航信号的上下边带分别调制有第一伪码和第二伪码、第一复副载波和第二复副载波、以及相同的载波，其中，所述第一伪码和所述第二伪码不同，所述第一复副载波和所述第二复副载波互为共轭；对剥离载波的宽带复合导航信号的进行副载波剥离和伪码剥离，得到相关结果和副载波维延迟估计；以及对所述相关结果中的伪码维相关结果进行检测，并根据检测结果调整副载波维延迟估计，得到伪距观测量。
特别的，剥离所述宽带复合导航信号的载波包括使所述宽带复合导航信号与在本地复现的载波相乘，以剥离载波；对剥离载波剥离的宽带复合导航信号进行副载波和伪码剥离包括使剥离载波的宽带复合导航信号和以副载波频率为基准生成的本地复现的第一复副载波、第二复副载波和第一伪码、第二伪码相乘。
特别的，所述方法还包括对剥离了载波、副载波和伪码的宽带复合导航信号进行相干积分，并将相干积分结果分别进行载波鉴相、副载波鉴相，并将各鉴相的结果进行滤波和振荡以产生下一历元的载波、第一副载波、第二副载波。
特别的，对所述相关结果中的伪码维相关结果进行检测，并根据检测结果调整副载波维相位估计包括对伪码维相关结果进行鉴相处理，得到伪码相位差异；对伪码相位差异进行平滑滤波；在观测时间内对平滑滤波后的伪码相位差异与门限值进行比较，并统计伪码相位差异超过门限值的次数；以及在伪码相位差异超过门限值的次数超过预定阈值时，对所述副载波维延迟估计以及本地复现的下一历元的第一副载波和第二副载波的频率或者相位进行调整。
本申请还提供了一种用于宽带复合导航信号的接收机，包括基带芯片，其包括多条跟踪通道，其中至少一条所述跟踪通道包括载波环，配置为剥离宽带复合导航信号的载波，所述宽带复合导航信号的上边带和下边带分别调制有第一伪码和第二伪码、第一复副载波和第二复副载波以及相同的载波，所述第一伪码和所述第二伪码不同，所述第一复副载波和所述第二复副载波互为共轭；副载波环，配置为对剥离载波的宽带复合导航信号进行副载波和伪码剥离，获得副载波维延迟估计以及相关结果；码维检测器，配置为对所述相关结果中的伪码维相关结果进行检测，并根据检测结果调整副载波维延迟估计，得到伪距观测量。
特别的，所述载波环包括，载波NCO、载波环滤波器、载波环鉴相器，共同配置为产生本地复现的载波，所述载波环还包括载波环相关器，其配置为将接收到的所述宽带复合导航信号与从所述载波NCO接收到的本地复现载波相乘，并将相乘结果提供给所述副载波环。
特别的，所述副载波环包括，副载波NCO、副载波环滤波器，副载波环鉴相器，共同配置为产生本地复现的第一副载波和第二副载波，所述副载波环还包括副载波环相关器，其配置为将从所述载波环接收的相乘结果与从所述副载波NCO接收到的本地复现的第一副载波和第二副载波相乘，并将该相乘结果提供给所述相干积分器；所述副载波环还包括相干积分器，其配置为对从所述副载波环相关器接收到的相乘结果进行相干积分得到相干输出。
特别的，所述码维检测器包括码维鉴相器、码维滤波器、比较器；其中的码维鉴相器配置为对所述相干输出中的码维相干结果进行码维鉴相，并将码维鉴相结果提供给所述码维滤波器；所述码维滤波器配置为对所述码维鉴相结果进行平滑滤波，并将滤波结果提供给所述比较器；所述比较器配置为将所述码维滤波结果与门限值进行比较，并记录超限次数；当在观测时间内所述码维滤波结果超过门限值的次数达到规定阈值时，对所述副载波NCO的频率进行调整从而调整副载波维延迟估计。
特别的，当在观测时间内所述码维滤波结果超过门限值的次数达到规定阈值时，对所述副载波NCO的频率进行调整的幅度为半个副载波周期对应的频率。
特别的，当观测时间内所述码维滤波结果超过门限值的次数达到规定阈值时，使副载波NCO频率增加半个副载波周期多对应的频率；当观测时间内所述滤波结果超过负的门限值的次数达到规定阈值时，使副载波NCO频率减少半个副载波周期多对应的频率。
特别的，所述观测时间为码周期的1000倍。
在根据本公开实施例的宽带复合导航信号跟踪装置中，仅通过闭环的载波环以及副载波环就可以完成对宽带复合导航信号的跟踪，在充分利用到副载波与伪码相位始终严格对齐这一先验知识的前提下，通过开环形式的码维检测器进行处理，实现了无模糊操作，降低了计算资源的开销以及实现复杂度，提升了处理效率。
附图说明
图1示出了根据本公开一个实施例的宽带复合导航信号跟踪方法的流程图；
图2示出了根据本公开一个实施例的宽带复合导航信号跟踪方法中剥离复副载波和伪码得到上下边带相关值和副载波相位差异的流程图；
图3示出了根据本公开一个实施例的宽带复合导航信号跟踪方法中的伪码检测的流程图；
图4A所示为GNSS接收机的结构示意图；
图4B所示为根据本公开一个实施例用于宽带复合导航信号的GNSS接收机一条跟踪通道的模块示意图；
图5为根据本公开一个实施例的用于宽带复合导航信号的GNSS接收机中一个跟踪通道中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方案对本公开的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本公开，而不应视为限制本公开的范围。基于本公开中的实施方案，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方案，都属于本公开保护的范围。
针对目前尚没有一种宽带复合导航信号跟踪方法既充分考虑到宽带复合信号中载波与副载波的耦合效应以及副载波与伪码相位始终严格对齐这一先验条件，又能在相位域上适应上下边带具有不同信号功率的宽带复合信号，本公开考虑到射频前端带限滤波的影响，即，宽带复合导航信号在从卫星天线发射时受到了非线性转换的影响，此时不再适合将副载波作为方波进行处理，从而，将副载波当作正余弦来处理。副载波的主要作用本来只是在发送端可以实现频谱分离，更充分的利用频率资源。如前面提到的，在接收端常常采用将负载波与载波或者副载波与伪码联合剥离以复用现有的硬件。但是经过发明人的研究发现，副载波与载波之间存在的耦合关系对于测距有着比较重要的影响，因此独立的剥离副载波会有益于提高测距精度。
图1所示为本公开的至少一个实施例提供了一种宽带复合导航信号跟踪方法的流程图。如图1所示，根据本公开一个实施例的宽带复合导航信号跟踪方法可以包括：
S1，利用载波环对宽带复合导航信号进行载波剥离，其中，所述宽带复合导航信号的上下边带分别调制有第一伪码和第二伪码、第一复副载波和第二复副载波、以及相同的载波，其中，所述第一伪码和所述第二伪码不同，所述第一复副载波和所述第二复副载波互为共轭。
S2，利用副载波环对剥离载波的宽带复合导航信号进行复副载波和伪码剥离，得到副载波维延迟估计。
S3，利用码维检测器对码维相关结果进行检测，并根据检测结果调整副载波维延迟估计值，得到伪距观测量。
在根据本公开实施例的宽带复合导航信号跟踪方法中，考虑到射频前端带限滤波的影响，将副载波当作正余弦来处理，在此基础上充分考虑宽带复合信号中载波与副载波的耦合效应以及副载波与伪码相位始终严格对齐这一先验知识，剥离载波之后采用闭环方式剥离副载波和伪码，以及采用开环方式进行码维检测，实现对宽带复合导航信号的无模糊跟踪，不仅从相位域上提取出高精度的测距信息，而且降低了计算资源的开销以及实现复杂度，提升了处理效率。
所述宽带复合导航信号跟踪方法是针对宽带复合导航信号进行的，宽带复合导航信号适用于GNSS系统，例如，欧盟Galileo系统或者中国北斗系统。在实施根据本公开实施例的宽带复合导航信号跟踪方法时，可以由卫星发送宽带复合导航信号至接收机，接收机通过天线接收所述宽带复合导航信号，以实现实时精确定位。或者，在实施根据本公开实施例的宽带复合导航信号跟踪方法时，可以提取存储的之前接收的宽带复合导航信号，在事后进行精确定位。
在本公开的一个实施例中，剥离载波是由载波环实现的，例如，经与载波环在本地复现的载波相乘从而剥离载波。
图2示出了根据本公开一个实施例的宽带复合导航信号跟踪方法中剥离复副载波和伪码得到上下边带相关值和副载波相位差异的流程图。在剥离载波之后，如图2所示，剥离所述载波剥离的宽带复合导航信号的上边带的第一复副载波和第一伪码、所述载波剥离的宽带复合导航信号的下边带第二复副载波和第二伪码，得到副载波维延迟估计包括：
S21，以副载波频率为基准生成本地复现的第一复副载波、第二复副载波以及第一伪码和第二伪码；副载波与伪码严格对齐，副载波NCO的频率高，其除以一个固定数就可以得到伪码频率，以该频率输出伪码即可。这个固定的数可以由宽带复合导航信号决定，例如信号是altboc(15，10)的话，这个固定的数就是1.5。
S22，利用副载波环对载波剥离的宽带复合导航信号进行副载波和伪码剥离，得到副载波维相关值；
S23，对其中的副载波维相关值进行鉴相，得到副载波相位差异；以及
S24，副载波相位差异经环路滤波后得到副载波频率调整量并反馈给副载波NCO，以形成下一历元的本地复现的第一副载波和第二副载波。这个操作是每个副载波周期或者伪码周期中都执行的。
图3示出了根据本公开一个实施例的宽带复合导航信号跟踪方法中的伪码检测的流程图。如图3所示，利用相关结果中的伪码维的相关结果，调整副载波维相位延迟估计值，得到伪距观测量包括：
S31，对上下边带码维相关值进行鉴相，得到当前伪码相位差异；
S32，对伪码相位差异进行平滑滤波，一个例子可以是：滤波后的伪码相位差异＝w*当前伪码相位差异+(1-w)*之前滤波后的伪码相位差异，w为当前伪码相位差异所占权重。根据一个实施例，权重值w与伪码鉴相质量有关，将当前伪码相位差异的权重由1降为小于1的值w主要是为了对误差进行平滑操作，避免受到极端值的影响，通常由信号功率、鉴相函数等因素决定，信号功率较大时可给w分配较大值的值。
S33，在观测时间内(例如码周期的1000倍)，对平滑滤波后的伪码相位差异与门限值进行比较，并确定平滑滤波后的伪码相位差异大于门限值的次数；以及
S34，当平滑滤波后的伪码相位差异大于门限值的次数达到阈值时，对副载波NCO频率进行调整。
图4A所示为GNSS接收机的结构示意图。其中，GNSS接收机可以包括射频处理相关的模块，数字处理相关的模块，以及解算处理相关的模块。在射频处理模块中可以进行射频前端处理操作。在数字处理相关的模块中可以包括，中频数据接口，数字前端处理单元，数据缓存，以及多条信号跟踪通道，以及与多条信号跟踪通道耦合的观测量提取单元。在解算处理模块中可以包括用于对导航信号的解算单元。
图4B所示为根据本公开一个实施例用于宽带复合导航信号的GNSS接收机一条跟踪通道的模块示意图。如图所示，该通道40可以包括依次耦合的两个闭环，载波环401，副载波环402，以及码维检测器403。每个环会将相关结果送给下一个环，并且所谓闭环的意思是每个环会将自身的输出进行反馈到本环路中。
根据一个实施例，载波环401配置为接收经过前端处理后的中频数字信号，利用本地复现的载波剥离宽带复合导航信号的载波，得到并输出剥离载波的宽带复合导航信号。根据一个实施例，载波环可以包括相关器、鉴相器、滤波器、载波NCO。
副载波环402，配置接收剥离了载波的宽带复合导航信号，对其进行副载波和伪码剥离，获得剥离副载波的宽带复合导航信号以及副载波维延迟估计。根据一个实施例，副载波环可以包括相关器、鉴相器、滤波器、副载波NCO。
根据一个实施例，载波环、副载波环共用相干积分器，可以共用鉴相器和滤波器，也可以拥有各自独立的鉴相器和滤波器。
码维检测器403，可以包括鉴相器、滤波器、比较器，配置从副载波环接收其输出的码维相关值，经鉴相器后得到的码相位差异，并经滤波器平滑滤波，比较器在观测时间内对平滑滤波后的伪码相位差异与门限值进行比较，并根据比较结果对副载波环产生的副载波延迟估计值例如相位或频率进行调整。
图5为根据本公开一个实施例的用于宽带复合导航信号的GNSS接收机中一个跟踪通道中的结构示意图。
目前，实际中在使用的宽带复合导航信号主要包括Galileo E5信号和BDS B2信号，前者采用AltBOC(15,10)调制方式，后者采用ACE-BOC(15,10)调制方式。两个信号均采用了互为共轭的复副载波调制从而可将最多4个信号分量调制在同一个载波播发。区别是AltBOC(15,10)调制要求信号分量个数为2个或4个，同时上下边带的功率需一样，而ACE-BOC(15，10)调制则在信号分量的数量要求以及上下边带功率配比上显得更加灵活，没有过多限制。
由于这些宽带复合导航信号的主瓣都很宽，因此对一般的接收机而言，射频前端带限滤波的影响不能忽视，即方波形式的副载波在接收时因高频分量被滤除从而仅保留正余弦分量。基于此考虑，不失一般性，在上下边带的信号分量中各选取一个有用成份，因此，接收到的宽带复合导航信号可以建模为：
其中，Re(x)为取实部函数，PL、PU分别为上下边带信号分量功率，dL、dU分别为上下边带信号分量的导航电文，cL(t)、cU(t)分别为上下边带信号分量的伪随机码，是互为共轭的上下边带复副载波，fsc为副载波频率，τ为传播延迟，fc为载波频率，fD为载波多普勒，/>为载波相位。
宽带复合导航信号的载波通过乘以载波NCO所驱动的本地复现复载波如公式1.2所示，得到剥离，
这里，为载波多普勒估计值，/>为载波相位估计值。
考虑到副载波和伪码严格对齐的特性，可以将剥离了载波的宽带复合导航信号乘以本地副载波环复现的上下边带复副载波和伪码如公式1.3所示，得到剥离，
这里，分别为上下边带本地复现的复副载波，/>为副载波频率估计值，/>为副载波延迟估计值，/>为副载波相位估计值，/> 分别为上下边带本地复现的伪码，下标i∈{E，P，L}分别表示E、P、L支路，τi表示相应支路的相位延迟，具体来说， 这里Δc为伪码维早迟(E、L)相关器间距，其取值范围为0≤Δc≤Tc，这里Tc为码片宽度。
将相乘后的结果送入相干积分从而可得到输出结果，即有：
这里，T为相干积分时间。通过化简，相干积分器输出结果能够表示为：
这里，为码维相关函数，/>为多普勒频移估计误差，为副载波频率估计误差，/>为副载波相位估计误差，/>为载波相位估计误差。假定载波及副载波频率被完美跟踪，即存在近似关系ΔfD≈0以及Δfsc≈0，从而相应的相关器输出结果可以被简化为：
这里，为了环路的稳定跟踪，上式的相关结果在进一步处理前上下边带信号分量的导航电文dL、dU需被剥离。当上下边带信号分量均为导频支路时，上下边带信号分量的导航电文dL、dU可当作已知量处理；当某信号分量采取数据支路时，可依靠辅助GNSS手段获取上下边带信号分量的导航电文dL、dU的估计值进而完成它们的剥离。因此，在剥离导航电文后，相关器输出结果可被表示为：
对载波环而言，相关结果ILP、QLP、IUP、QUP(脚标中的第一位L或者U代表上或者下边带，脚标中第二位中的E、P、L代表超前、即时、滞后)被送入到鉴相器中，从而得到载波相位估计误差再经过环路滤波器和载波NCO产生下一历元的载波相位估计值。这里载波环鉴相器可以选择多种鉴相方法，例如：
这里，atan2(x)为四象限反正切函数，Im(x)为取虚部函数，由此，载波环可以形成闭环。
对副载波环而言，相关结果ILP、QLP、IUP、QUP被送入到鉴相器中，从而得到副载波相位估计误差Δθ，利用可得到副载波维相位延迟估计值/>再经过环路滤波器和副载波NCO产生下一历元(至少是一个伪码周期)的本地复现副载波/>继而完成了整个副载波环路的闭环操作。这里副载波环鉴相器可以选择多种鉴相方法，例如：
对伪码维检测器而言，其不是闭环。相关结果ILE、ILL、IUE、IUL、QLE、QLL、QUE、QUL被送入码维检测器中的鉴相器中，从而得到伪码维相位误差。这里码维检测器所使用的一种鉴相方法可以是：
在一段观测时间Tobs内对鉴相器得到的码相位差异进行平滑滤波，并将滤波后的结果与某一门限值进行比较，记录超过门限的次数。根据一个实施例，观测时间长度可以是码周期的倍数，例如1000倍。这里的门限值可以是：
这里，Tsc为副载波周期，α为小于1的比例系数，典型的经验值可取0.9。当超过门限值的次数达到或超过规定的阈值时，对副载波环产生的本地复现的副载波进行补偿或调整。这里的阈值由检测器的观测时间Tobs以及相干积分时间T来决定，一般可取
当码维检测器发现超限次数达到规定的阈值时，可对副载波环中的副载波NCO的频率进行调整(确认需要调整时，码维检测器会给副载波NCO一个调整量，然后副载波NCO负责输出调整后的频率)，幅度为半个副载波周期所对应的频率，方向由超限的符号决定，例如在观测时间内当Ddetector大于Dth的次数大于等于Nth时，副载波频率增加半个副载波周期所对应的频率；在观测时间内当Ddetector小于-Dth的次数大于等于Nth时，副载波频率减少半个副载波周期所对应的频率。
根据不同的实施例，副载波环中每次利用NCO对副载波相位延迟的调整幅度是例如小于半个副载波周期对应的频率，并且每个副载波周期内都会通过鉴相器进行检视以判断是否需要对副载波延迟进行调整；相对的，利用码维检测器对副载波相位延迟每次调整的幅度是大于等于半个副载波周期对应的频率的，并且这种调整以每段观测时间内码相位差异超过阈值的次数来决定的。
综上所述，本框图所描述的接收流程仅需要载波环以及副载波环即可完成AltBOC/ACE-BOC调制信号的跟踪，同时为了实现无模糊操作(避免跟踪在边峰而非主峰情况的发生)，即避免跟踪在边峰而非主峰情况的发生，在充分利用到副载波与伪码相位始终严格对齐这一先验知识的前提下，通过开环形式的码维检测器进行处理，降低了计算资源的开销以及实现复杂度，提升了处理效率。
本公开的至少一个实施例还提供了一种宽带复合导航信号跟踪装置，仅需要载波环以及副载波环即可完成AltBOC/ACE-BOC调制信号的跟踪，同时为了实现无模糊操作，在充分利用到副载波与伪码相位始终严格对齐这一先验知识的前提下，通过开环形式的码维检测器进行处理，降低了计算资源的开销以及实现复杂度，提升了处理效率。
与现有的宽带复合导航信号跟踪装置相比，根据本公开实施例的宽带复合导航信号跟踪装置一方面能够适应多种宽带复合导航信号的处理，另一方面通过相位域上的处理能够获取到更好的测距精度。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本公开作了详尽的描述，但在本公开基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本公开精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本公开要求保护的范围。
Claims (11)
1.一种宽带复合导航信号跟踪方法，包括：
剥离宽带复合导航信号的载波，其中，所述宽带复合导航信号的上下边带分别调制有第一伪码和第二伪码、第一复副载波和第二复副载波、以及相同的载波，其中，所述第一伪码和所述第二伪码不同，所述第一复副载波和所述第二复副载波互为共轭；
对剥离载波的宽带复合导航信号的进行副载波剥离和伪码剥离，得到相关结果和副载波维延迟估计；以及
对所述相关结果中的伪码维相关结果进行检测，并根据检测结果调整副载波维延迟估计，得到伪距观测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，剥离所述宽带复合导航信号的载波包括：使所述宽带复合导航信号与在本地复现的载波相乘，以剥离载波；
对剥离载波剥离的宽带复合导航信号进行副载波和伪码剥离包括：
使剥离载波的宽带复合导航信号和以副载波频率为基准生成的本地复现的第一复副载波、第二复副载波和第一伪码、第二伪码相乘。
3.根据权利要求1所述的方法，其还包括，对剥离了载波、副载波和伪码的宽带复合导航信号进行相干积分，并将相干积分结果分别进行载波鉴相、副载波鉴相，并将各鉴相的结果进行滤波和振荡以产生下一历元的载波、第一副载波、第二副载波。
4.根据权利要求1所述的方法，其中对所述相关结果中的伪码维相关结果进行检测，并根据检测结果调整副载波维相位估计包括
对伪码维相关结果进行鉴相处理，得到伪码相位差异；
对伪码相位差异进行平滑滤波；
在观测时间内对平滑滤波后的伪码相位差异与门限值进行比较，并统计伪码相位差异超过门限值的次数；以及
在伪码相位差异超过门限值的次数超过预定阈值时，对所述副载波维延迟估计以及本地复现的下一历元的第一副载波和第二副载波的频率或者相位进行调整。
5.一种用于宽带复合导航信号的接收机，包括：
基带芯片，其包括多条跟踪通道，其中至少一条所述跟踪通道包括：
载波环，配置为剥离宽带复合导航信号的载波，所述宽带复合导航信号的上边带和下边带分别调制有第一伪码和第二伪码、第一复副载波和第二复副载波以及相同的载波，所述第一伪码和所述第二伪码不同，所述第一复副载波和所述第二复副载波互为共轭；
副载波环，配置为对剥离载波的宽带复合导航信号进行副载波和伪码剥离，获得副载波维延迟估计以及相关结果；
码维检测器，配置为对所述相关结果中的伪码维相关结果进行检测，并根据检测结果调整副载波维延迟估计，得到伪距观测量。
6.根据权利要求5所述的接收机，其中所述载波环包括，载波NCO、载波环滤波器、载波环鉴相器，共同配置为产生本地复现的载波，所述载波环还包括载波环相关器，其配置为将接收到的所述宽带复合导航信号与从所述载波NCO接收到的本地复现载波相乘，并将相乘结果提供给所述副载波环。
7.根据权利要求6所述的接收机，其中所述副载波环包括，副载波NCO、副载波环滤波器，副载波环鉴相器，共同配置为产生本地复现的第一副载波和第二副载波，所述副载波环还包括副载波环相关器，其配置为将从所述载波环接收的相乘结果与从所述副载波NCO接收到的本地复现的第一副载波和第二副载波相乘；所述副载波环还包括相干积分器，其配置为对从所述副载波环相关器接收到的相乘结果进行相干积分得到相干输出。
8.根据权利要求7所述的接收机，其中所述码维检测器包括码维鉴相器、码维滤波器、比较器；其中的码维鉴相器配置为对所述相干输出中的码维相干结果进行码维鉴相，并将码维鉴相结果提供给所述码维滤波器；
所述码维滤波器配置为对所述码维鉴相结果进行平滑滤波，并将码维滤波结果提供给所述比较器；
所述比较器配置为将所述码维滤波结果与门限值进行比较，并记录超限次数；
当在观测时间内所述码维滤波结果超过门限值的次数达到规定阈值时，对所述副载波NCO的频率进行调整从而调整副载波维延迟估计。
9.根据权利要求8所述的接收机，其中当在观测时间内所述码维滤波结果超过门限值的次数达到规定阈值时，对所述副载波NCO的频率进行调整的幅度为半个副载波周期对应的频率。
10.根据权利要求9所述的接收机，其中当观测时间内所述码维滤波结果超过门限值的次数达到规定阈值时，使副载波NCO频率增加半个副载波周期多对应的频率；当观测时间内所述滤波结果超过负的门限值的次数达到规定阈值时，使副载波NCO频率减少半个副载波周期多对应的频率。
11.根据权利要求8-10中任一所述的接收机，其中所述观测时间为码周期的1000倍。
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| CN202311277382.8A CN117214926A (zh) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 一种宽带复合导航信号跟踪方法 |
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