CN117214927A - 载波跟踪方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents

载波跟踪方法、装置、终端设备及存储介质 Download PDF

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CN117214927A CN202310998407.7A CN202310998407A CN117214927A CN 117214927 A CN117214927 A CN 117214927A CN 202310998407 A CN202310998407 A CN 202310998407A CN 117214927 A CN117214927 A CN 117214927A
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谢胜利
陈奕廷
高峰
许祥滨
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Techtotop Microelectronics Co Ltd
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Abstract

本申请实施例适用于接收机技术领域，提供了一种载波跟踪方法、装置、终端设备及存储介质，所述方法包括：将本地载波输入至包含两个载波分路的载波处理模块，生成相互正交的两个复制载波；分别计算所述卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值；将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值；根据所述目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使所述本地载波发生器生成的本地载波与所述卫星信号中的载波一致。通过本实施例提供的方法接收机可以在所有场景下对载波进行稳定跟踪。

Description

载波跟踪方法、装置、终端设备及存储介质
技术领域
本申请实施例属于接收机技术领域，特别是涉及一种载波跟踪方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术
移动装置上的卫星导航定位接收机在接收到卫星信号后，需要对卫星信号执行射频前端处理、A/D模数转换、卫星信号捕获、卫星跟踪、星历收集、卫星测量值提取和位置解算等多个处理步骤后才能根据卫星信号确定出移动装置当前的位置。其中，卫星跟踪步骤主要指通过减少卫星信号和本地复制信号之间的载波频率差异、载波相位差异和码相位差异，实现卫星信号与本地复制信号的精确同步。
在现有技术中，当接收机需要对卫星信号进行载波跟踪时可以通过接收机中的载波环确定本地载波与卫星信号中的载波的差异情况。接收机中的载波环根据其对应的系统函数的函数阶数不同，可以分为一阶环、二阶环、三阶环等多种载波环。由于一个N阶环可以精准无偏差地跟踪一个N-1次方或者更低次方的输入信号，因此载波环的阶数越高其跟踪性能就越好，对卫星信号的动态跟踪能力越强。但是由于载波环的阶数越高，其电路的复杂程度就越高，因此高阶载波环的环路稳定性较差。为了在跟踪性能和环路稳定性之间取得平衡，现有技术通常根据应用场景不同来选用合适的环路，如在低动态运动场景中使用二阶环，在高动态运动场景中使用三阶环。但根据特定场景选定环路结构的技术方案需要接收机不断地根据运动场景切换环路，操作较为复杂，且单一运动场景下接收机也可能出现运动场景以外的其他运动态势，一旦根据运动场景选定环路，当接收机出现其他运动态势时导致较大的跟踪误差。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种载波跟踪方法、装置、终端设备及存储介质，用以提高接收机在动态场景下载波跟踪的稳定性。
本申请实施例的第一方面提供了一种载波跟踪方法，包括：
将本地载波输入至包含两个载波分路的载波处理模块，生成相互正交的两个复制载波；
分别计算卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值；各个所述载波修正支路对应的系统函数的函数阶数不同；所述N为大于或等于2的正整数；
将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值；
根据所述目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使所述本地载波发生器生成的本地载波与所述卫星信号中的载波一致。
本申请实施例的第二方面提供了一种载波跟踪装置，包括：
复制模块，用于将本地载波输入至包含两个载波分路的载波处理模块，生成相互正交的两个复制载波；
积分模块，用于分别计算卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值；各个所述载波修正支路对应的系统函数的函数阶数不同；所述N为大于或等于2的正整数；
判定模块，用于将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值；
修正模块，用于根据所述目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使所述本地载波发生器生成的本地载波与所述卫星信号中的载波一致。
本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的载波跟踪方法。
本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的载波跟踪方法。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述第一方面所述的载波跟踪方法。
与现有技术相比，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例，接收机通过本地载波发生器生成本地载波后，可以将本地载波输入到包含两个载波分路的载波处理模块中，以生成相互正交的两个复制载波；而后，接收机可以计算各个复制载波与卫星信号之间的相关积分值；将计算得到的所有相关积分值输入到载波修正模块中，接收机可以通过载波修正模块中的N个载波修正支路生成N个载波修正值；其中，N为大于或等于2的正整数；接收机可以将N个载波修正值输入到判定模型中，用以生成目标修正值，并根据目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，使得本地载波发生器能够生成与卫星信号中的载波一致的本地载波。在本申请实施例中，由于接受机可以通过两个或以上的载波修正支路同时生成两个或以上的载波修正值，因此本实施例提供的方法使得接收机在变化的场景中也可以对卫星信号中的载波进行稳定跟踪。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种卫星信号跟踪单元的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种载波跟踪环的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种载波跟踪环的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种载波跟踪方法的示意图；
图5是本申请第二实施例提供的一种载波跟踪方法S403的具体实现流程图；
图6是本申请第三实施例提供的一种载波跟踪方法S402的具体实现流程图；
图7是本申请第四实施例提供的一种载波跟踪方法S402与S403的具体实现流程图；
图8本申请第四实施例提供的一种载波跟踪方法S403的具体实现流程图；
图9是本申请第五实施例提供的一种载波跟踪方法S802的具体实现流程图；
图10是本申请实施例提供的一种载波跟踪装置的示意图；
图11是本申请实施例提供的一种终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
移动装置上的卫星导航定位接收机可以通过接收全球导航卫星系统的卫星信号确定移动装置的当前位置。参照图1，示出了本申请实施例提供的一种接收机进行定位时信号处理的流程示意图。如图1所示，接收机通过天线接收到卫星信号后，通常需要对卫星信号进行射频前端处理、数字基带处理和定位导航运算。其中，射频前端处理环节主要包括前置放大器、下变频器和数模转换器(A/D转换器)。接收机对卫星信号进行射频前端处理后可以生成数字中频数字信号，并将数字中频数字信号输入到基带处理芯片中进行基带处理。
基带处理环节主要包括数字信号处理器和信号跟踪环路。通过数字信号处理器接收机可以进行卫星信号捕获，通过信号跟踪环路接收机可以进行卫星信号跟踪。通过基带处理环节，接收机可以生成关于卫星信号的卫星测量值和导航电文，并基于卫星测量值和导航电文进行定位导航运算。定位导航运算环节主要包括星历收集、卫星测量值提取和位置解算等处理步骤。接收机定位流程中，基带处理环节在整个处理流程中涉及的处理数据量最大，处理过程最为复杂，实时性要求最高，因此通常必须用芯片硬件的方式实现，并且往往能对整个接收机系统的性能起到决定性的作用。
卫星信号捕获的主要目的是从噪声中识别出卫星信号，确定卫星信号的编号、卫星信号粗略的多普勒频偏和卫星信号的码相位等重要信息。接收机捕获完成后，可以将得到的信息传输至接收机中的卫星信号跟踪单元。卫星信号跟踪单元可以将捕获得到的信息作为初始参数，对卫星信号进行牵引，通过比较卫星信号与本地复制信号之间的载波频率差异、载波相位差异和码相位差异。根据卫星信号与本地复制信号之间的差异，卫星信号跟踪单元可以不断调整本地复制信号的对应参数，最终实现卫星信号与本地复制信号之间的精确同步，并解调出卫星信号中调制的电文信息，使得定位导航解算环节可以根据电文信息和本地复制信号的特征提取出星历数据和卫星测量值，继而最终完成定位解算。
对卫星信号中的载波成分和伪码成分进行持续跟踪是卫星信号跟踪单元的核心功能，因为只有这样才能将卫星信号中的载波和伪码成分剥离干净，提取出其中调制的电文信息。因此，载波跟踪环和伪码跟踪环(简称码跟踪环或码环)都是卫星信号跟踪单元中的核心部件。
参照图2，示出了本申请实施例提供的一种卫星信号跟踪单元的结构示意图。如图2所示，卫星信号跟踪单元中的载波跟踪环主要由载波鉴别器和环路滤波器构成，伪码跟踪环主要由码环鉴相器和环路滤波器构成。参见图2，接收机通过射频前端环节后可以将生成的数字中频信号输入到卫星信号跟踪单元中。数字中频信号进入卫星信号跟踪单元后可以先与本地载波发生器产生的复制载波相乘实现载波剥离。数字中频信号可以分别进入载波同相支路(i支路)和载波正交支路(q支路)进行载波剥离。在载波同相支路中，数字中频信号可以与同相载波相乘进行载波剥离。在载波正交支路中，数字中频信号可以与正交载波相乘进行载波剥离。然后剥离载波后的数字中频信号可以与本地伪码发生器基于多个不同相位分路(Prompt即时相位P，Early超前相位E，Late滞后相位L)产生的复制伪码相乘实现伪码剥离。而后卫星信号跟踪单元可以对剥离载波和伪码后的多路数据分别进行积分累加生成多个相关积分结果。
如图2所示，图中iE可以表示卫星数字中频信号在同相支路上进行载波剥离，并且与超前相位的复制伪码相乘进行伪码剥离后的数字信号。IE可以表示iE信号进行积分累加后生成的相关积分值。iP可以表示卫星数字中频信号在同相支路上进行载波剥离，并且与即时相位的复制伪码相乘进行伪码剥离后的数字信号。IP可以表示iP信号进行积分累加后生成的相关积分值。iL可以表示卫星数字中频信号在同相支路上进行载波剥离，并且与滞后相位的复制伪码相乘进行伪码剥离后的数字信号。IL可以表示iL信号进行积分累加后生成的相关积分值。qE可以表示卫星数字中频信号在正交支路上进行载波剥离，并且与超前相位的复制伪码相乘进行伪码剥离后生成的数字信号。QE可以表示qE信号进行积分累加后生成的相关积分值。qP可以表示卫星数字中频信号在正交支路上进行载波剥离，并且与即时相位的复制伪码相乘进行伪码剥离后的数字信号。QP可以表示qP信号进行积分累加后生成的相关积分值。qL可以表示卫星数字中频信号在正交支路上进行载波剥离，并且与滞后相位的复制伪码相乘进行伪码剥离后的数字信号。QL可以表示qL信号进行积分累加后生成的相关积分值。
通过比较即时相位分路(P分路)的同相支路和正交支路的相关积分结果，载波跟踪环可以鉴别出卫星信号和本地载波的频率差和相位差，并根据频率差和相位差更新调整本地载波发生器的频率参数和相位参数，其中用于调整载波频率的部分电路又称为锁频环FLL，用于调整载波相位的部分电路又称为锁相环PLL。
参照图3，为本申请实施例提供的一种载波跟踪环的结构示意图。如图3中的(a)所示，为锁相环的结构示意图。接收机可以将即时相位分路的同相支路相关积分结果和即时相位分路的正交支路相关积分结果输入到鉴相器中进行鉴相，生成相位鉴别结果。而后，接收机可以将相位鉴别结果输入到环路滤波器中。锁相环中的环路滤波器可以是一个比例-积分-微分控制器，环路滤波器可以根据历史相位修正值对相位鉴别结果进行矫正，并根据历史相位修正值对相位鉴别结果的变化值进行调整，生成相位修正值。最后，接收机可以将相位修正值输入到本地载波发生器的压控振荡器中，以对本地载波发生器进行载波相位调整。
如图3中的(b)所示，为锁频环的结构示意图。接收机可以将即时相位分路的同相支路相关积分结果和即时相位分路的正交支路相关积分结果输入到鉴频器中进行鉴相，生成频率鉴别结果。接收机可以将频率鉴别结果输入到环路滤波器中。锁频环中的环路滤波器与锁相环中的环路滤波器相同，环路滤波器可以根据历史相位修正值对频率鉴别结果进行矫正，并根据历史频率修正值对频率鉴别结果的变化值进行调整，生成频率修正值。最后，接收机可以将频率修正值输入到本地载波发生器的压控振荡器中，以对本地载波发生器进行载波频率调整。
在现有技术中，载波跟踪环中可以根据其系统传输函数中的函数阶数分为一阶环、二阶环和三阶环。由于接收机中的本地载波发生器属于一阶积分器。
因此，当载波跟踪环中的系统传输函数的为恒定数值时，载波跟踪环可以为一阶环。一阶环可以对载波的相位阶跃和频率阶跃进行跟踪。其中，相位阶跃为卫星信号在传播过程中，由于传播路径突变导致的载波相位突变。接收机在接收卫星信号的过程中，由于接收机正在进行匀速运动，从而导致接收机接收到的卫星信号中载波频率发生匀速变化，这种卫星信号中载波的匀速变化被称为载波阶跃。但由于一阶环在对频率阶跃进行跟踪是，会产生恒定的跟踪误差，因此一阶环无法对卫星信号中载波的频率斜升进行跟踪。其中，接收机在接收卫星信号时，由于接收机正在进行加速运动，从而导致接收机接收到的卫星信号中载波频率出现加速变化，这种卫星信号中载波的加速变化被称为载波斜升。
当载波跟踪环中的系统传输函数的为一阶函数时，载波跟踪环可以为二阶环。二阶环可以对载波的相位阶跃、频率阶跃和频率斜升进行跟踪。但二阶环在对载波的频率斜升进行跟踪时产生一个恒定的跟踪误差。
当载波跟踪环中的系统传输函数的为二阶函数时，载波跟踪环可以为三阶环。三阶环可以对载波的相位阶跃、频率阶跃和频率斜升进行跟踪，且三阶环无论是对载波的频率斜升进行跟踪还是对载波的频率阶跃进行跟踪均不会产生跟踪误差。
由于一阶环结构最为简单，因此一阶环的环路稳定性最强，但一阶环的载波跟踪性能最弱。三阶环结构最为简单，因此三阶环的环路稳定性最弱，但一阶环的载波跟踪性能最强。为了在载波跟踪性能和环路稳定性中为了在性能和稳定性之间取得平衡，现有技术通常会根据应用场景不同来选用合适的载波跟踪环，如在低动态运动场景中使用二阶环，在高动态运动场景中使用三阶环。并且，由于锁频环通常比锁相环具有更好的稳定性，通常使用一阶锁频环配合二阶锁相环，或者二阶锁频环配合三阶锁相环来实现载波环路。
但如此一来，一旦根据特定场景选定了环路结构，就等于放弃了接收机在其他可能场景下的跟踪性能和环路稳定性。此外，根据不同的应用场景选用特定的载波跟踪环需要接收机频繁切换载波跟踪环路，不利于接收机对载波进行稳定跟踪。例如，当车辆正行驶在高速路上时，随着高速路上的车况不同，车辆可能会出现不同的移动情况。当高速路畅通时，车辆可能进行高速运动，当高速路拥堵时，车辆可能进行缓慢的低速运动。若车载定位系统中的车载接收机为现有技术中的接收机，则用户可以在进入高速路上时选用将车载系统设置为高速移动模式，如此车载系统便可以控制接收机中的载波跟踪环选择三阶环。但当车辆进入拥堵路段时，此时用户可以对车载系统的移动模式进行切换，使得车载接收机使用一阶环进行载波判断，但需要频繁切换容易使得用户使用体验较差。用户也可以继续使用高速移动模式，但如此一来接收机便损失了一阶环在低速运动下的载波跟踪结果。因此，现有技术无法满足接收机的载波跟踪需求。
下面通过具体实施例来说明本申请的技术方案。
参照图4，示出了本申请实施例提供的一种载波跟踪方法的示意图，上述载波跟踪方法可以应用于可以接收卫星信号的电子设备。具体地，该电子设备可以是卫星信号接收机。在实施例中，以接收机为例对本申请提供的定位方法进行说明。具体可以包括如下步骤：
S401、将本地载波输入至包含两个载波分路的载波处理模块，生成相互正交的两个复制载波。
在本实施例中，接收机在基于卫星信号生成本地载波后，可以将生成的本地载波输入至载波处理模块中，载波处理模块中可以包含两个载波分路。接收机通过两个载波分路可以生成相互正交的两个复制载波。
在一种可能的实现方式中，载波处理模块中可以包含第一载波分路和第二载波分路。其中，第一载波分路可以不对本地载波进行任何处理，即直接输出本地载波，第一载波分路输出的载波还可以被称为同相载波。第二载波分路可以对本地载波进行相位翻转，即第二载波分路可以生成相位偏转90度之后的正交载波。
在一种可能的实现中，当用户在安装有接收机的电子设备上开启定位功能，或接收机收到用户发起的启动指令后，可以开始通过天线接收卫星信号。由于接收机通过天线接收到的卫星信号的信号强度很小且卫星信号中包含有大量的噪声，因此接收机可以先将卫星信号输入到射频前端处理模块。射频前端处理模块中可以包含有低噪声放大器和滤波器，在射频前端处理模块中，接收机可以通过低噪声放大器放大卫星信号中的信号强度，并通过滤波器滤去卫星信号中的噪声。然后射频前端处理模块可以对放大信号且滤去噪声后的卫星信号进行数模转换得到模拟信号，最后射频前端处理模块可以模拟信号进行正交采样生成中频数字信号。接收机可以将生成的中频数字信号传输至数字基带处理模块，数字基带处理模块接收到中频数字信号后可以先基于中频数字信号进行卫星捕获。通过预设的搜索捕获算法数字，基带处理模块可以粗略估计出卫星信号中伪码的第一码相位和卫星信号中载波的第一载波频率。数字基带处理模块可以基于第一载波频率在本地载波发生器中生成本地载波。
S402、分别计算所述卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值；各个所述载波修正支路对应的系统函数的函数阶数不同；所述N为大于或等于2的正整数。
在本实施例中，接收机在通过载波处理模块生成相互正交的两个复制载波之后，可以分别计算卫星信号与各个复制载波之间的相关积分值。而后，接收机可以将所有相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块中。载波修正模块中的N个载波修正支路可以根据所有相关积分值生成N个载波修正值。其中，载波修正模块中各个载波修正支路对应的系统函数的函数阶数各不相同。N为大于或等于2的正整数。
在一种可能的实现方式中，接收机将中频数字信号输入到卫星信号跟踪单元后，可以在将中频数字信号分别输入至同相支路和正交支路，分别与本地载波发生器生成的同相载波和正交载波相乘，以进行载波剥离。而后，接收机可以将同相支路上剥离载波后的中频数字信号与即时相位的本地伪码相乘，实现伪码剥离。接收机可以对同相支路上剥离载波和伪码后的数字信号进行积分累加，生成卫星信号与同相载波的同相相关积分值。同样地，接收机可以将正交支路上剥离载波后的中频数字信号与即时相位的本地伪码相乘，实现伪码剥离。接收机可以对正交支路上剥离载波和伪码后的数字信号进行积分累加，生成卫星信号与正交载波的正交相关积分值。接收机可以将正交相关积分值和同相相关积分值一同输入到载波修正模块中，以生成N个载波修正值。
S403、将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值。
在本实施例中，接收机通过载波修正模块生成N个载波修正值后，可以将载波修正模块生成的所有载波修正值输入至预设的判定模型中，通过判定模型生成目标修正值。
需要说明的是，本申请实施例并不对判定模型的具体神经网络结构进行限定，接收机中的判定模型可以是任一机器学习模型，如卷积神经网络、残差神经网络、循环神经网络等机器学习模型。
S404、根据所述目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使所述本地载波发生器生成的本地载波与所述卫星信号中的载波一致。
在本实施例中，接收机通过判定模型生成目标修正值后，可以根据目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使参数修正后的本地载波发生器生成与卫星信号中的载波一致的本地载波。
在一种可能的实现方式中，接收机通过判定模型生成载波修正值后，可以将载波修正值输入到本地载波发生器的压控振荡器中，并根据载波修正值对压控振荡器中的载波参数进行修正，以使本地载波发生器生成与卫星信号中的载波一致的本地载波。
在本实施例中，接收机可以通过包含N个载波修正支路的载波修正模块同时生成N个载波修正值，并通过判定模型根据N个载波修正值生成载波修正值。通过本实施例提供的方法接收机可以同时使用至少两个不同阶数的载波修正支路生成载波修正值，使得接收机在任何场景下均可以获得各阶载波修正支路的载波修正值，从而实现对卫星信号中的载波进行稳定跟踪。
图5示出了本申请第二实施例提供的一种载波跟踪方法S403的具体实现流程图。参见图5，相较于图4所述实施例，本实施例提供的一种伪码跟踪方法中S401包括：S501，具体详述如下：
S501、将所有所述相关积分值和所有所述载波修正值输入至所述判定模型，生成目标修正值；所有所述相关积分值用于确定所述卫星信号对应的信噪比信息；所述判定模型用于基于所述信噪比信息和所有所述载波修正值确定所述目标修正值。
在本实施例中，接收机在计算出卫星信号与各个复制载波之间的相关积分值后，还可以将所有相关积分值和所有载波修正值一起输入到判定模型中，以通过判定模型根据所有相关积分值和所有载波修正值生成目标修正值。
其中，判定模型可以根据接收机输入的所有相关积分值确定卫星信号中的信噪比信息。判定模型可以根据接收机输入的所有载波修正值确定各个载波修正值之间的修正值关系。判定模型可以根据所有相关积分值表示的信噪比信息和修正值关系确定目标修正值。
在本实施例中，接收机还可以将所有相关积分值连同所有载波修正值一起输入到判定模型中，由于相关积分值可以为判定模型提供卫星信号的信噪比信息，因此，结合所有相关积分值，判定模型可以生成精确度更高的载波修正值。
图6示出了本申请第三实施例提供的一种载波跟踪方法S402的具体实现流程图。参见图6，相较于图4所述实施例，本实施例提供的一种载波跟踪方法中S402包括：S4021～S4022，具体详述如下：
S4021、将所有所述相关积分值输入至所述鉴别器，生成鉴别结果；所述鉴别结果用于确定当前卫星信号中的载波与所述本地载波的差异。
在本实施例中，接收机的载波修正模块中可以包含鉴别器和环路滤波模块。接收机在计算出卫星信号与各个复制载波之间的相关积分值后，可以将所有相关积分值输入到鉴别器中。鉴别器可以根据所有相关积分值确定本地载波和卫星信号中的载波之间的差异，并生成鉴别结果。接收机可以根据鉴别器生成的鉴别结果确定本地载波与当前卫星信号中的载波之间的差异情况。
在一种可能的实现方式中，鉴别器可以将所有相关积分值输入到预设的鉴别算法中进行计算，生成鉴别结果。鉴别器中的鉴别算法还可以如下所示：
其中，D可以用于表示鉴别结果，QP可以用于表示正交支路对应的相关积分结果，IP可以用于表示同相支路对应的相关积分结果。
在一种可能的实现方式中，鉴别器中的鉴别算法还可以如下所示：
其中，各个符号的含义与上一鉴别算法中的含义相同，在此不再赘述。
S4022、将所述鉴别结果以及历史修正值分别输入至N个所述环路滤波器，生成与各个所述阶数对应的载波修正值。
在本实施例中，接收机的环路滤波模块中还可以包含N个阶数不同的环路滤波器，环路滤波模块中不同的环路滤波器构成了载波修正模块中不同的载波修正支路。接收机通过鉴别器生成鉴别结果后，可以将鉴别结果和历史修正值分别输入N个环路滤波器中。各个环路滤波器可以根据环路滤波器自身的阶数、接收机输入的鉴别结果和历史修正值生成载波修正值。因此，通过环路滤波模块中的N个阶数不同的环路滤波器，接收机可以生成N个载波修正值。
在一种可能的实现方式中，环路滤波模块中可以包含三个阶数不同的环路滤波器，即环路滤波模块中可以包含一阶环路滤波器、二阶环路滤波器和三阶环路滤波器。通过一阶环路滤波器，接收机可以生成一阶载波修正值。通过二阶环路滤波器，接收机可以生成二阶载波修正值。通过三阶环路滤波器，接收机可以生成三阶载波修正值。
通过本实施例提供的方法，接收机可以将鉴别结果分别输入到一阶环路滤波器、二阶环路滤波器和三阶环路滤波器。由于一阶环路滤波器可以在低动态环境中对卫星信号中的载波进行稳定的载波跟踪，二阶环路滤波器和三阶环路滤波器相结合可以准确获取低动态环境中卫星信号的频率斜升值，因此通过本实施例提供的方法接收机可以在任何场景下均实现对动态且稳定的载波跟踪。
图7示出了本申请第四实施例提供的一种载波跟踪方法S402与S403的具体实现流程图。参见图7，相较于图4所述实施例，本实施例提供的一种载波跟踪方法中S402包括：S701～S702，本实施例提供的一种载波跟踪方法中S403包括：S703，具体详述如下：
S701、将所有所述相关积分值输入至包含N个频率修正支路的频率修正模块，生成N个频率修正值。
在本实施例中，载波修正模块中的载波修正支路可以包括频率修正模块和相位修正模块。接收机在计算出卫星信号与各个复制载波之间的相关积分值后，可以将所有相关积分值输入至包含N个频率修正支路的频率修正模块中。接收机可以通过频率修正模块中的N个频率修正支路生成N个频率修正值。
在一种可能的实现方式中，频率修正模块可以包含鉴频器和N个频率环路滤波器，每个频率环路滤波器可以构成一个频率修正支路。接收机可以先将所有相关积分值输入到鉴频器中生成频率鉴别结果。而后，接收机可以将频率鉴别结果分别输入到N个频率环路滤波器中，用以通过频率环路滤波器根据历史频率修正值对频率鉴别结果进行矫正，以生成频率修正值。其中，频率修正模块中的频率环路滤波器对应的阶数各不相同。
在一种可能的实现方式中，频率修正模块中可以包含三个频率环路滤波器，分别为一阶频率环路滤波器、二阶频率环路滤波器和三阶频率环路滤波器。
S702、将所有所述相关积分值输入至包含N个相位修正支路的相位修正模块，生成N个相位修正值。
在本实施例中，接收机在计算出卫星信号与各个复制载波之间的相关积分值后，可以将所有相关积分值输入至包含N个相位修正支路的相位修正模块中。接收机可以通过相位修正模块中的N个相位修正支路生成N个相位修正值。
在一种可能的实现方式中，相位修正模块可以包含鉴相器和N个相位环路滤波器，每个相位环路滤波器可以构成一个相位修正支路。接收机可以先将所有相关积分值输入到鉴相器中生成相位鉴别结果。而后，接收机可以将相位鉴别结果分别输入到N个相位环路滤波器中，用以通过相位环路滤波器根据历史相位修正值对相位鉴别结果进行矫正，以生成相位修正值。其中，相位修正模块中的相位环路滤波器对应的阶数各不相同。
在一种可能的实现方式中，相位修正模块中可以包含三个相位环路滤波器，分别为一阶相位环路滤波器、二阶相位环路滤波器和三阶相位环路滤波器。
S703、将所有所述频率修正值和所有所述相位修正值输入至所述判定模型，生成所述频率目标修正值和所述相位目标修正值。
在本实施例中，接收机通过频率修正模块和相位修正模块生成多个频率修正值和多个相位修正值后，可以将所有频率修正值和所有相位修正值一起输入至判定模型中，用以通过判定模型生成频率目标修正值和相位目标修正值。
在一种可能的实现方式中，接收机生成频率目标修正值和相位目标修正值后，可以将频率目标修正值和相位目标修正值一起输入到本地载波发生器的压控振荡器中，用以对压控振荡器中的频率参数和相位参数进行调整，使得本地载波发生器生成与卫星信号中的载波一致的本地载波。
通过本实施例提供的方法，接收机可以将所有频率修正值和所有相位修正值一起输入到判定模型中，判定模型可以结合多个频率修正值和多个相位修正值同时输出频率目标修正值和相位目标修正值，因此本实施例提供的方法可以提高接收机在变化场景中的载波跟踪性能，同时提高载波跟踪效率。
图8示出了本申请第四实施例提供的一种载波跟踪方法S403的具体实现流程图。参见图8，相较于图4所述实施例，本实施例提供的一种载波跟踪方法中S403之前包括：S801～S803，具体详述如下：
S801、获取用户输入的待训练模型和包含N个载波修正值的训练样本，通过所述待训练模型对所述训练样本进行处理，生成初始目标修正值；所述训练样本包括期望目标修正值。
在本实施例中，接收机在根据所有相关积分结果和所有相位延迟分路对应的期望相关值生成相位修正值之前，还需要获取用户输入的待训练模型和训练样本。接收机可以通过待训练模型对训练样本进行处理，生成初始目标修正值。其中，各个训练样本中可以包含N个载波修正值和期望目标修正值。
在一种可能的实现方式中，用户输入的训练样本包括频率训练样本和相位训练样本。其中，频率训练样本中可以包含N个频率修正值和期望频率修正值。相位训练样本中可以包含N个相位修正值和期望相位修正值。待训练模型可以对频率训练样本进行处理生成初始频率修正值，并对相位训练样本进行处理生成初始相位修正值。
S802、基于所述初始目标修正值和所述预期目标修正值确定所述初始目标修正值的误差值。
在本实施例中，接收机通过待训练模型生成初始目标修正值后，还可以根据初始目标修正值和该初始目标修正值对应的训练样本中的预期目标修正值确定出初始目标修正值的误差值。
在一种可能的实现方式中，接收机生成初始频率修正值后，可以根据初始频率修正值对应的频率训练样本中的预期频率修正值计算初始频率修正值的频率误差值。同样地，接收机生成初始相位修正值后，可以根据初始相位修正值对应的相位训练样本中的预期相位修正值计算初始相位修正值的相位误差值。
S803、基于所述误差值对所述待训练模型进行更新，直至所述误差值满足预设的训练停止条件，将所述误差值满足所述训练停止条件时对应的所述待训练模型作为所述判定模型。
在本实施例中，接收机计算出误差值后，可以根据各个训练样本对应的误差值对待训练模型进行更新，并通过更新后的待训练模型对训练样本进行处理，以生成新的误差值。接收机可以不断执行上述S801至S803训练过程，直至待训练模型生成的误差值满足用户预先设定的训练停止条件。若误差值满足训练停止条件，则接收机可以停止对待训练模型的训练，并将误差值满足所述训练停止条件时对应的待训练模型作为判定模型。
在一种可能的实现方式中，接收机可以根据频率误差值和相位误差值对待训练模型进行更新。
在一种可能的实现方式中，接收机通过待训练模型生成误差值后，可以通过判断误差值是否小于预设的误差阈值的方式，判断误差值是否满足预设的训练停止条件。若接收机判定误差值小于误差阈值，则接收机可以判定误差值满足训练停止条件，接收机停止对待训练模型的训练，并将当前的待训练模型作为判定模型。若接收机判定误差值大于或等于误差阈值，则接收机可以判定误差值不满足训练停止条件，接收机可以根据误差值对待训练模型中的参数进行更新，并通过更新后的待训练模型对训练样本进行处理，以生成新的误差值。
在本实施例中，接收机中的判定模型由待训练模型根据训练停止条件训练生成，因此可以保证判定模型生成的目标修正值的精确度。
图9示出了本申请第五实施例提供的一种载波跟踪方法S802的具体实现流程图。参见图9，相较于图7所述实施例，本实施例提供的一种载波跟踪方法中S802包括：S8021，具体详述如下：
S8021、将所述初始目标修正值和所述预期目标修正值导入交叉熵损失函数，计算所述误差值。
在本实施例中，接收机通过待训练模型对训练样本进行处理生成初始目标修正值后，可以将初始目标修正值和该初始目标修正值对应的训练样本中的预期目标修正值一起导入到交叉熵损失函数中。接收机可以通过交叉熵损失函数计算初始目标修正值对应的误差值，并通过误差值对待训练模型中的参数进行更新。根据交叉熵损失函数计算出的误差值待训练模型可以确定上一次生成的初始目标修正值和预期目标修正值之间的距离，并根据误差值所表示的距离调整待训练模型中的参数。
在本实施例中，由于交叉熵损失函数可以有效处理多分类问题，因此即使用户输入的训练样本中包含频率训练样本和相位训练样本两种训练样本时，交叉熵损失函数仍然能够很好地计算出频率误差值和相位误差值。
需要说明的是，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
参照图10，示出了本申请实施例提供的一种载波跟踪装装置的示意图，具体可以包括复制模块1001、积分模块1002、判定模块1003和修正模块1004，其中：
复制模块1001，用于将本地载波输入至包含两个载波分路的载波处理模块，生成相互正交的两个复制载波；
积分模块1002，用于分别计算所述卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值；各个所述载波修正支路对应的系统函数的函数阶数不同；所述N为大于或等于2的正整数；
判定模块1003，用于将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值；
修正模块1004，用于根据所述目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使所述本地载波发生器生成的本地载波与所述卫星信号中的载波一致。
其中，判定模块1003还可以用于将所有所述相关积分值和所有所述载波修正值输入至所述判定模型，生成目标修正值；所有所述相关积分值用于确定所述卫星信号对应的信噪比信息；所述判定模型用于基于所述信噪比信息和所有所述载波修正值确定所述目标修正值。
积分模块1002还可以用于将所有所述相关积分值输入至所述鉴别器，生成鉴别结果；所述鉴别结果用于确定当前卫星信号中的载波与所述本地载波的差异；将所述鉴别结果以及历史修正值分别输入至N个所述环路滤波器，生成与各个所述阶数对应的载波修正值。
环路滤波模块中还可以包括一阶环路滤波器、二阶环路滤波器和三阶环路滤波器。
积分模块1002还可以用于将所有所述相关积分值输入至包含N个频率修正支路的频率修正模块，生成N个频率修正值；将所有所述相关积分值输入至包含N个相位修正支路的相位修正模块，生成N个相位修正值；判定模块1003还可以用于将所有所述频率修正值和所有所述相位修正值输入至所述判定模型，生成所述频率目标修正值和所述相位目标修正值。
载波跟踪装装置中还可以包括训练模块，用于获取用户输入的待训练模型和包含N个载波修正值的训练样本，通过所述待训练模型对所述训练样本进行处理，生成初始目标修正值；所述训练样本包括期望目标修正值；基于所述初始目标修正值和所述预期目标修正值确定所述初始目标修正值的误差值；基于所述误差值对所述待训练模型进行更新，直至所述误差值满足预设的训练停止条件，将所述误差值满足所述训练停止条件时对应的所述待训练模型作为所述判定模型。
训练模块，还可以用于将所述初始目标修正值和所述预期目标修正值导入交叉熵损失函数，计算所述误差值。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。
参照图11，示出了本申请实施例提供的一种终端设备的示意图。如图11所示，本申请实施例中的终端设备1100包括：处理器1110、存储器1120以及存储在所述存储器1120中并可在所述处理器1110上运行的计算机程序1121。所述处理器1110执行所述计算机程序1121时实现上述载波跟踪方法各个实施例中的步骤，例如图4所示的步骤S401至S404。或者，所述处理器1110执行所述计算机程序1121时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图10所示模块1001至1004的功能。
示例性的，所述计算机程序1121可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器1120中，并由所述处理器1110执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段可以用于描述所述计算机程序1121在所述终端设备1100中的执行过程。例如，所述计算机程序1121可以被分割成复制模块、积分模块、判定模块和修正模块，各模块具体功能如下：
复制模块，用于将本地载波输入至包含两个载波分路的载波处理模块，生成相互正交的两个复制载波；
积分模块，用于分别计算所述卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值；各个所述载波修正支路对应的系统函数的函数阶数不同；所述N为大于或等于2的正整数；
判定模块，用于将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值；
修正模块，用于根据所述目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使所述本地载波发生器生成的本地载波与所述卫星信号中的载波一致。
所述终端设备1100可以是前述各个实施例中的接收机。所述终端设备1100可包括，但不仅限于，处理器1110、存储器1120。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是终端设备1100的一种示例，并不构成对终端设备1100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备1100还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器1110可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器1120可以是所述终端设备1100的内部存储单元，例如终端设备1100的硬盘或内存。所述存储器1120也可以是所述终端设备1100的外部存储设备，例如所述终端设备1100上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等等。进一步地，所述存储器1120还可以既包括所述终端设备1100的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器1120用于存储所述计算机程序1121以及所述终端设备1100所需的其他程序和数据。所述存储器1120还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本申请实施例还公开了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述各个实施例所述的载波跟踪方法。
本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述各个实施例所述的载波跟踪方法。
本申请实施例还公开了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行前述各个实施例所述的载波跟踪方法。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种载波跟踪方法，其特征在于，包括：
将本地载波输入至包含两个载波分路的载波处理模块，生成相互正交的两个复制载波；
分别计算卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值；各个所述载波修正支路对应的系统函数的函数阶数不同；所述N为大于或等于2的正整数；
将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值；
根据所述目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使所述本地载波发生器生成的本地载波与所述卫星信号中的载波一致。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值，包括：
将所有所述相关积分值和所有所述载波修正值输入至所述判定模型，生成目标修正值；所有所述相关积分值用于确定所述卫星信号对应的信噪比信息；所述判定模型用于基于所述信噪比信息和所有所述载波修正值确定所述目标修正值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载波修正模块包括鉴别器和环路滤波模块；所述环路滤波模块包含N个阶数不同的环路滤波器；所述分别计算所述卫星信号与同相载波和所述卫星信号与正交载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值，包括：
将所有所述相关积分值输入至所述鉴别器，生成鉴别结果；所述鉴别结果用于确定当前卫星信号中的载波与所述本地载波的差异；
将所述鉴别结果以及历史修正值分别输入至N个所述环路滤波器，生成与各个所述阶数对应的载波修正值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环路滤波模块包括一阶环路滤波器、二阶环路滤波器和三阶环路滤波器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载波修正模块包括频率修正模块和相位修正模块，所述载波修正值包括频率修正值和相位修正值，所述目标修正值包括频率目标修正值和相位目标修正值，所述分别计算所述卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值，包括：
将所有所述相关积分值输入至包含N个频率修正支路的频率修正模块，生成N个频率修正值；
将所有所述相关积分值输入至包含N个相位修正支路的相位修正模块，生成N个相位修正值；
所述将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值，包括：
将所有所述频率修正值和所有所述相位修正值输入至所述判定模型，生成所述频率目标修正值和所述相位目标修正值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值，包括：
获取用户输入的待训练模型和包含N个载波修正值的训练样本，通过所述待训练模型对所述训练样本进行处理，生成初始目标修正值；所述训练样本包括期望目标修正值；
基于所述初始目标修正值和所述预期目标修正值确定所述初始目标修正值的误差值；
基于所述误差值对所述待训练模型进行更新，直至所述误差值满足预设的训练停止条件，将所述误差值满足所述训练停止条件时对应的所述待训练模型作为所述判定模型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始目标修正值和所述预期目标修正值确定所述初始目标修正值的误差值，包括：
将所述初始目标修正值和所述预期目标修正值导入交叉熵损失函数，计算所述误差值。
8.一种载波跟踪装置，其特征在于，包括：
复制模块，用于将本地载波输入至包含两个载波分路的载波处理模块，生成相互正交的两个复制载波；
积分模块，用于分别计算卫星信号与各个所述复制载波之间的相关积分值，并将所有所述相关积分值输入至包含N个载波修正支路的载波修正模块，生成N个载波修正值；各个所述载波修正支路对应的系统函数的函数阶数不同；所述N为大于或等于2的正整数；
判定模块，用于将所有所述载波修正值输入至预设的判定模型，生成目标修正值；
修正模块，用于根据所述目标修正值对本地载波发生器进行参数修正，以使所述本地载波发生器生成的本地载波与所述卫星信号中的载波一致。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的载波跟踪方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的载波跟踪方法。
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