RU2479854C2

RU2479854C2 - Способ определения ошибки в контуре слежения псевдослучайного кода и приемник спутниковой системы позиционирования

Info

Publication number: RU2479854C2
Application number: RU2008127225/07A
Authority: RU
Inventors: Жан-Филипп ЛЕБРА
Original assignee: Сагем Дефенс Секьюрите
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2013-04-20
Also published as: RU2008127225A; FR2918765B1; EP2015098A2; FR2918765A1; EP2015098A3

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковому позиционированию, и может быть использовано в спутниковых системах позиционирования типа GNSS, таких как GPS, ГЛОНАСС, SBAS и Galileo. Технический результат заключается в повышении производительности работы контура слежения спутникового кода спутника в приемниках системы GPS, а также в обеспечении более высокой устойчивости к влиянию распространения по нескольким путям. Для этого применяют способ определения ошибки обратной связи в контуре слежения псевдослучайного кода, модулирующего сигнал, передаваемый со спутника и получаемый приемником спутниковой системы позиционирования, причем данный способ включает в себя этап, на котором определяют сигнал, соответствующий энергии корреляции между принимаемым сигналом и сигналом-копией, и отличается тем, что он дополнительно содержит этап, на котором определяют величину смещения между восстановленным сигналом и сигналом, центрированным относительно текущего положения обратной связи, причем указанный центрированный сигнал соответствует энергии автокорреляции псевдослучайного кода, а указанное смещение, найденное подобным образом, соответствует ошибке слежения кода. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение повышает качество работы контуров обратной связи, используемых в приемниках спутниковых систем позиционирования для отслеживания кодов, передаваемых спутниками глобальных спутниковых систем навигации (Global Navigation Satellite System, GNSS).

В частности, изобретение может быть применено в спутниковых системах позиционирования типа GNSS, а именно в таких системах как GPS (Global Positionning System, Глобальная система позиционирования), ГЛОНАСС (российская Глобальная навигационная спутниковая система), SBAS (Space Based Augmentation System - космическая система поправок, международная вспомогательная координирующая система) и Galileo (европейская система).

Уровень техники

Приемник спутниковой системы позиционирования принимает сигналы, передаваемые спутниками, находящимися на околоземной орбите.

Слежение за спутником (т.е. отслеживание сигнала спутника) осуществляют с использованием нескольких каналов, каждый из которых приписан одному сигналу спутника.

Каждый из спутников передает на одной или нескольких частотах сигнал (синусоидальную несущую), модулированный по фазе комбинацией двоичного псевдослучайного модулирующего кода и навигационным сообщением, которое содержит, в частности, эфемериды спутников (т.е. элементы, определяющие параметры их орбит и их изменения во времени).

Позиционирование при помощи спутников сводится к измерению длительности прохождения сигнала, переданного спутниками, до момента его попадания на антенну приемника спутниковой системы позиционирования.

Такие значения длительности прохождения сигналов умножают на скорость прохождения сигнала, в результате чего получают значение расстояния между спутником и приемником.

Точнее, код сигнала синхронизирован по часам системы спутников, а каналы осуществляют измерение времени приема сигнала (что более известно специалистам в данной области под названием «псевдорасстояние»).

Псевдорасстояния, привязанные к положению спутников, рассчитанному по их эфемеридам, позволяют вычислить координаты приемника и величину расхождения его часов с часами системы спутников.

Дальнейшее описание приведено в контексте ситуации приема системой GPS для передачи сигналов гражданской системы, в которых используют двоичный псевдослучайный модулирующий код, называемый кодом грубого обнаружения (Coarse Acquisition, С/А), и сигналов военной системы, в которых используют другой двоичный псевдослучайный модулирующий код, называемый точным кодом (Precise Code, P(Y)).

Принцип вычисления расстояния между спутником и приемником сводится к тому, что приемник принимает и отслеживает полученный сигнал.

Для этого каждый из каналов формирует локальную копию приписанного ему сигнала спутника (с соответствующей несущей и соответствующим кодом) и осуществляет корреляцию принимаемого сигнала с его копией.

Сначала приемник работает в режиме приема (открытый контур) и осуществляет поиск получаемого сигнала, проверяя все возможные варианты с учетом доплеровского смещения и синхронизации по коду получаемого сигнала. После успешного приема сигнала приемник переходит в режим слежения (замкнутый контур) и осуществляет отслеживание принимаемого сигнала.

Формирование локальных копий несущей и кода канала обеспечивают при помощи двух отдельных контуров слежения.

Контур несущей предназначен для формирования локальной копии принимаемого сигнала с учетом доплеровского смещения частоты несущей принимаемого сигнала. Как правило, для этого используют контур фазовой автоподстройки частоты (Phase Lock Loop, PLL).

Определенное таким образом доплеровское смещение применяют к локальной копии кода, что в основном обеспечивает синхронизацию с принимаемым кодом.

Контур кода предназначен для формирования локальной копии кода принимаемого сигнала с учетом расхождения между кодом и несущей (например, величина задержки, связанной с прохождением через ионосферу, зависит от частоты сигнала, а частоты передаваемого кода и несущей сильно различаются).

Известный контур слежения кода содержит три коррелятора, позволяющие определить величину расхождения между сигналом-копией кода и принимаемым сигналом.

В первый коррелятор (так называемый немедленный коррелятор, или коррелятор Prompt) вводится точная копия кода; во второй коррелятор (так называемый опережающий коррелятор, или коррелятор Early) вводится копия, сдвинутая по времени вперед относительно точной копии; а в третий коррелятор (так называемый запаздывающий коррелятор, или коррелятор Late) вводится копия, сдвинутая по времени назад относительно точной копии.

Фиг.1, 2 и 3 иллюстрируют результаты, получаемые, соответственно, от корреляторов Prompt, Early и Late.

На фиг.4 представлен график функции «Early минус Late» (разности результатов, полученных от корреляторов Early и Late). Данная функция известна как функция ошибки, или дискриминант контура кода.

Контур слежения кода постоянно удерживает коррелятор Prompt на пике корреляции (см. фиг.1), привязывая генерирование копии кода к «нулю» характеристической функции «Early минус Late». Такой «нуль» соответствует вершине корреляции Prompt (см. фиг.1).

Различные источники ошибок могут снижать точность измерений, производимых контуром слежения кода, и влиять на измерения псевдорасстояний, а следовательно, и на вычисления местоположения приемника.

Такие ошибки бывают вызваны, в частности, сигналами, распространяющимися по нескольким путям. Действительно, когда сигнал, испущенный спутником, отражается прежде, чем достигает приемника, результаты корреляции с вторичными (непрямыми) сигналами складываются с результатом корреляции с основным (прямым) сигналом.

Фиг.5 иллюстрирует две функции ошибки контура слежения кода. Кривая 20 соответствует функции ошибки, которая соответствует корреляции кода принимаемого прямого сигнала с сигналом копии кода. На данную кривую не влияют сигналы, распространяющиеся по нескольким путям.

Кривая 21 соответствует функции ошибки, соответствующей корреляции сигнала копии с принимаемым составным сигналом, образованным прямым сигналом и отраженным сигналом, испущенными одним и тем же передатчиком.

Кривая 21 сдвинута так, чтобы обеспечить ее выравнивание с кривой 20 по положению пика корреляции прямого сигнала.

Однако следует отметить, что кривая 21 не проходит через «нуль» кривой 20, что приводит к снижению качества измерений, осуществляемых контуром слежения кода, и, следовательно, к снижению точности вычислений псевдорасстояний.

Для преодоления этого недостатка предлагались решения, основанные на корреляции в узком диапазоне или на двойной корреляции.

Такие решения, однако, не являются удовлетворительными.

В частности, если вторичные пути распространения сигналов имеют длину, близкую к длине основного пути распространения сигнала (например, в случае отражений от несущей конструкции), или высокую энергию, то смещение «нуля» дискриминанта, вызванное сигналами, распространяющимися по нескольким путям, остается слишком значимым для приложений с жесткими требованиями к целостности. Кроме того, такие решения порождают достаточно частые изменения знака ошибки измерения псевдорасстояний, вызванной сигналами, распространяющимися по нескольким путям, что несовместимо с предположением наличия гауссовых шумов, используемым в фильтре Калмана.

Решение, использующее сглаживание измерений кода по измерениям несущей, ведет к автокорреляции измерений кода, которая также значительно снижает эффективность фильтра Калмана.

Другие известные решения основаны на выявлении и изоляции вторичных сигналов по лучам антенн. Такие решения требуют применения значительных дополнительных аппаратных и программных средств (дополнительных антенн, средств обработки информации и т.д.).

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в повышении производительности работы контура слежения спутникового кода спутника в приемниках системы GPS.

Изобретение позволяет определять ошибку слежения псевдослучайного кода, модулирующего сигнал, передаваемый со спутника и принимаемый приемником спутниковой системы позиционирования.

Для этого в соответствии с изобретением предлагается способ, позволяющий заменить стандартный дискриминант (см. фиг.4), используемый в контурах слежения спутникового кода.

Изобретение позволяет, в частности, определять ошибку слежения в контуре слежения спутникового кода на основе анализа энергии корреляции принимаемого сигнала и сигнала-копии.

Так, в соответствии с первым аспектом изобретения предлагается способ определения ошибки отслеживания в контуре слежения псевдослучайного кода, модулирующего сигнал, передаваемый со спутника и принимаемый приемником спутниковой системы позиционирования, включающий в себя этап определения сигнала, соответствующего энергии корреляции между принимаемым сигналом и сигналом-копией.

Способ по изобретению отличается тем, что дополнительно содержит этап определения смещения между восстановленным сигналом и центрированным сигналом, который центрирован относительно текущего положения отслеживания, причем указанный центрированный сигнал соответствует энергии автокорреляции псевдослучайного кода, а указанное смещение, найденное подобным образом, соответствует ошибке слежения кода.

В процессе осуществления способа по изобретению определение смещения между центрированным сигналом и восстановленным сигналом дополнительно включает в себя сдвиг восстановленного сигнала на некоторую величину смещения.

Более точно, искомое смещение между центрированным сигналом и восстановленным сигналом соответствует величине смещения восстановленного сигнала, дающей восстановленный сигнал, который наиболее близок к центрированному сигналу.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения определение смещения между восстановленным сигналом и центрированным сигналом включает в себя вычисление суммы квадратов расстояний между центрированным сигналом и восстановленным сигналом для каждой величины смещения восстановленного сигнала. Искомое смещение представляет собой смещение восстановленного сигнала, для которого вычисленная сумма квадратов расстояний минимальна.

В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения определение смещения между восстановленным сигналом и центрированным сигналом представляет собой выявление максимума восстановленного сигнала. Выявление максимума восстановленного сигнала представляет собой вычисление энергии восстановленного сигнала для каждой величины смещения восстановленного сигнала, причем искомое смещение представляет собой смещение восстановленного сигнала, для которого энергия восстановленного сигнала максимальна.

В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения определение смещения между восстановленным сигналом и центрированным сигналом представляет собой выявление излома наклона восстановленного сигнала. Выявление излома наклона представляет собой вычисление разности энергий двух восстановленных сигналов с последовательными смещениями.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения определение смещения между восстановленным сигналом и центрированным сигналом представляет собой вычисление корреляции между центрированным сигналом и смещенным восстановленным сигналом для каждой величины смещения восстановленного сигнала. Искомое смещение представляет собой смещение восстановленного сигнала, для которого вычисленная корреляция максимальна.

В соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения определение смещения между восстановленным сигналом и центрированным сигналом представляет собой вычисление наклона восстановленного сигнала для каждой величины смещения указанного восстановленного сигнала. Искомое смещение представляет собой смещение восстановленного сигнала, для которого величина наклона максимальна.

В каждом из вариантов осуществления изобретения определение смещения ограничено возрастающим участком сигнала, не подверженном влиянию распространения по нескольким путям.

Способ по изобретению обладает, в частности, тем преимуществом, что он обеспечивает более высокую устойчивость к влиянию распространения по нескольким путям, нежели чем «стандартный» дискриминант, используемый в контурах слежения спутниковых кодов.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается приемник спутниковой системы позиционирования, содержащий средства для осуществления способа по первому аспекту изобретения.

Краткое описание чертежей

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут ясны из нижеследующего описания, носящего чисто иллюстративный характер и не накладывающего каких-либо ограничений, приведенного со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах, помимо уже описанных фиг.1-5:

- фиг.6 и 7 иллюстрируют, соответственно, зависимость от величины t/T_C псевдослучайного двоичного кода, получаемого от спутника (фиг.6), и его локальной копии (фиг.7), генерируемой приемником;

- на фиг.8 представлены кривые корреляции идеального сигнала (т.е. центрированного сигнала, соответствующего энергии автокорреляции сигнала, модулированного псевдослучайным кодом) и измеренного сигнала (т.е. энергии корреляции между двумя сигналами, модулированными псевдослучайным кодом и сдвинутыми один относительно другого) в зависимости от величины смещения между коррелированными сигналами, нормированной на длительность импульса кода;

- на фиг.9 представлена блок-схема различных этапов способа по изобретению.

Осуществление изобретения

Фиг.6 и 7 иллюстрируют, соответственно, зависимость от величины t/T_C (нормированной на длительность импульса кода, обозначенную T_C) получаемого от спутника псевдослучайного двоичного кода, принимающего значения {-1, +1} (см. фиг.6), и его локальной копии (см. фиг.7), генерируемой приемником. Данные два сигнала сдвинуты на величину ошибки ε слежения кода.

Следует отметить, что при правильной настройке контура слежения кода спутникового сигнала сигнал, соответствующий энергии корреляции принимаемого сигнала и сигнала-копии, известен. Это касается, в частности, функции автокорреляции сигнала кода.

Такая автокорреляция соответствует центрированному сигналу, который получают путем вычисления энергии функции автокорреляции псевдослучайного кода на интервале [-1, +1].

Такая функция, как известно, является центрированной и симметричной и включает возрастающий участок на интервале t/T_C∈[-1, 0] и убывающий участок на интервале t/T_C∈[0, +1].

Фиг.8 иллюстрирует зависимость центрированного сигнала S_C, соответствующего энергии автокорреляции сигнала, модулированного псевдослучайным кодом, от расхождения корреляции, причем данное расхождение нормировано на длительность T_C импульса кода.

В данном случае представленный центрированный сигнал S_C центрирован по нулю, что соответствует текущему положению ε₀ отслеживания контура слежения кода.

На фиг.9 представлена блок-схема, иллюстрирующая основные этапы способа определения ошибки слежения псевдослучайного кода, или дискриминанта.

Как станет видно из описания, в процессе осуществления данного способа генерируют сигнал-копию S_L. Такой сигнал генерируют при помощи генератора 40 сигнала-копии приемника спутниковой системы позиционирования.

Затем определяют корреляцию 41 между принимаемым сигналом S_R и сигналом-копией S_L.

По определенной таким образом корреляции 41 определяют 42 ее энергию путем вычисления квадрата функции корреляции.

При этом получают сигнал, соответствующий энергии корреляции между принимаемым сигналом S_R и сигналом-копией S_L, т.е. восстановленный сигнал S_D.

В принимаемом сигнале S_R может присутствовать влияние распространения по нескольким путям, что приводит к ухудшению восстановленного сигнала S_D.

Поскольку распространение по нескольким путям влияет на принимаемый сигнал и вызывает его изменения, а сигнал-копия S_L не воспроизводит таких изменений, происходит искажение корреляции между ними.

На фиг.8 представлен восстановленный сигнал S_D, на который повлияло наличие нескольких путей распространения (в частности, видно искажение его нисходящего участка).

Кроме того, восстановленный сигнал S_D смещен относительно центрированного сигнала S_C на величину, обозначенную ε; данная величина соответствует ошибке слежения, которую необходимо устранить и, следовательно, необходимо определить.

Такое смещение вызвано тем фактом, что сигнал-копия S_L не воспроизводит изменения принимаемого сигнала (некогерентность кода несущей).

В частности, сигнал-копия не точно синхронизован с принимаемым сигналом. Другими словами, это может приводить к несовпадению генерирования копии кода с «нулем» характеристической функции «Early минус Late», аналогично известным решениям.

Смещение ε соответствует ошибке слежения кода, т.к. как уже было указано, в случае отсутствия ошибок слежения сигнал, соответствующий энергии корреляции, центрирован по текущему положению ε₀ отслеживания.

Для корректировки сигнала-копии необходимо определить смещение ε.

Таким образом, способ дополнительно содержит этап, в ходе которого определяют смещение ε между восстановленным сигналом S_D и центрированным сигналом S_C, соответствующим энергии автокорреляции псевдослучайного сигнала.

Определенное таким образом смещение ε соответствует ошибке ε слежения кода и позволяет откорректировать сигнал-копию так, чтобы слежение осуществлялось без ошибок.

Более точно, определение смещения ε включает в себя первый этап расчета восстановленного сигнала S_D.

Восстановленный сигнал может быть получен путем сдвига сигнала-копии S_L по отношению к текущему положению отслеживания, т.е. положения, полученного в результате оценки в предыдущем цикле отслеживания, либо (в оптимальном варианте), при помощи нескольких сигналов-копий S_R, зафиксированных и сгруппированных вокруг того же положения отслеживания, либо с использованием комбинации двух данных средств.

Расстояние между сигналами-копиями и/или скорость сканирования сигнала определяют разрешение (точность) отслеживания.

На втором этапе рассчитанный таким образом восстановленный сигнал S_D сдвигают на смещение ε_i относительно центрированного сигнала S_C.

Вычисляемое смещение ε соответствует величине смещения (ε_i) восстановленного сигнала S_D, расположенного ближе всего к центрированному сигналу S_C.

Другими словами, речь идет об определении расстояния между восстановленным сигналом S_D и центрированным сигналом S_C путем проверки различных величин смещения восстановленного сигнала S_D. Данную операцию осуществляют итеративным образом.

Именно величина горизонтального (временного) смещения восстановленного сигнала S_D относительно центрированного сигнала S_C, обозначенная ε, определяет текущую ошибку отслеживания контура кода.

После этого сигнал-копия S_L может быть сдвинут на соответствующую величину, что позволяет получить точное отслеживание без ошибок слежения.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения определение расстояния между восстановленным сигналом S_D и центрированным сигналом S_C включает в себя вычисление суммы квадратов расстояний между центрированным сигналом S_C и восстановленными сигналами S_D, сдвинутыми на величину ε_i, для всех значений смещения ε_i восстановленного сигнала S_D.

Данные вычисления ограничены возрастающим участком центрированного сигнала S_C (участок от -1 до 0 кривой по фиг.8).

Такое ограничение позволяет устранить основное искажение корреляции принимаемого сигнала с сигналом-копией, т.к. путь распространения отраженного сигнала заведомо длиннее, чем путь распространения прямого сигнала.

Такое искажение, в частности, видно на нисходящем участке восстановленного сигнала S_D (см. фиг.8).

Сумму квадратов вычисляют следующим образом:

где N соответствует числу отсчетов, измеряемых в пределах одного импульса кода, причем такие вычисления осуществляют на возрастающем участке центрированного (идеального) сигнала S_C (т.е. на участке от -1 до 0 кривой по фиг.8).

Затем определяют наименьшее из всех полученных таким образом значений Е(ε_i). Таким образом, i-e смещение ε_i, которому соответствует наименьшее значение Е(ε_i), позволяет определить ошибку ε слежения кода.

В данном варианте осуществления изобретения для определения величины ошибки е обратной связи, которую необходимо устранить, находят минимальное значение E(ε_i).

В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения расстояние между восстановленным сигналом S_D и центрированным сигналом находят путем определения максимума восстановленного сигнала.

Пусть

где n соответствует числу отсчетов, сумма которых покрывает величину разрешения (т.е. «точности») определения ошибки отслеживания (обычно составляющую от 1/10 до 1/1000 импульса).

В данном варианте осуществления изобретения i-e смещение, которому соответствует наибольшее значение

, позволяет определить ошибку слежения кода.

Следует отметить, что данный вариант осуществления не устойчив к случаю сигналов, распространяющихся по нескольким путям, суммарная амплитуда которых больше или равна амплитуде сигнала прямой передачи.

В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения расстояние между восстановленным сигналом S_D и центрированным сигналом определяют путем выявления излома наклона восстановленного сигнала S_D. В данном случае задача сводится к вычислению изменений наклона восстановленного сигнала S_D.

Положение точки излома наклона в конце возрастающего участка у пика корреляции определяют путем вычисления значений

при

.

В таком случае

- это (i-1)-е смещение, которое определяет ошибку слежения кода, причем величина α заключена в пределах от 0,9 до 1,1.

Данный способ может быть усовершенствован путем фильтрации энергий

при помощи фильтра Баттерворта низких частот второго порядка, применяемой до вычисления величин Δ_i. В таком случае величину i-го смещения необходимо скорректировать на абсолютную величину задержки, связанной с использованием фильтра. Постоянную времени фильтра следует установить таким образом, чтобы обеспечить получение оптимального компромисса между устойчивостью измерений к шумам и разрешением (точностью) определения ошибки отслеживания.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения определение расстояния между восстановленным сигналом S_D и центрированным сигналом S_C для каждой величины смещения ε_i восстановленного сигнала S_D включает в себя вычисление корреляции между центрированным сигналом S_C и восстановленным сигналом S_D (следует отметить, что в соответствии с приведенным выше определением сами сигналы S_C и S_D также представляют собой результат произведения корреляции).

Такую корреляцию вычисляют в интервале, соответствующем возрастающему участку центрированного сигнала, т.е. на одном импульсе кода. В примере, приведенном на фиг. 4, такой интервал соответствует значениям t/T_C∈[-1, 0].

Для i-й гипотезы, соответствующей смещению ε_i, итеративным образом вычисляют следующую функцию R(ε_i) корреляции:

Искомая ошибка ε слежения кода равна i-му смещению ε_i, которое дает наибольшую корреляцию.

В соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения расстояние между восстановленным сигналом S_D и центрированным сигналом S_C определяют путем выявления максимума наклона восстановленного сигнала S_D.

В данном варианте осуществления i-я величина смещения, дающая максимальное значение наклона восстановленного сигнала S_D, позволяет получить ошибку слежения кода.

Наклон восстановленного сигнала, обозначенный

, предпочтительно вычисляют при помощи линейной регрессии значений

(определенных выше):

Диапазон n вычисления наклона должен соответствовать интервалу от 1/1000 до 1 импульса кода, а в предпочтительном варианте - интервалу, равному 1/5 импульса.

Следует отметить, что данный вариант осуществления устойчив к случаю сигналов, распространяющихся по нескольким путям, суммарная амплитуда которых больше амплитуды прямого сигнала.

Восстановленный сигнал S_D предпочтительно вычисляют на интервале величиной в ±2 импульса кода, середина которого совпадает с текущим положением отслеживания, определенном в предыдущем цикле.

Данный предпочтительный интервал измерений может быть уменьшен до ±0,25 импульса кода или расширен до ±3 импульсов кода.

В оптимальном варианте способ применяют к части сигнала длительностью в 1 импульс кода, расположенной на возрастающем участке центрированного сигнала S_C. Данная предпочтительная величина в 1 импульс кода может быть уменьшена до 1/100 импульса кода, но предпочтительно должна оставаться в пределах возрастающего участка сигнала S_C.

Действительно, заявитель обнаружил, что, вопреки ожиданиям, возрастающий участок восстановленного сигнала S_D мало подвержен влиянию распространения по нескольким путям, в отличие от его нисходящего участка.

Данное обстоятельство ясно проиллюстрировано на фиг.8, на которой нисходящий участок содержит «выпуклость», порожденную наличием сигнала, распространяющегося по нескольким путям.

Следует отметить, что во всех вышеописанных вариантах осуществления сигналы, соответствующие различным корреляциям, получают при помощи по меньшей мере одного коррелятора.

Число корреляторов, т.е. число сигналов-копий S_R, предпочтительно равно 5; оно также может быть уменьшено до 1 или увеличено до 1024.

Кроме того, расстояние между разными корреляторами может составлять от 1/1024 импульса кода до 10 импульсов кода; в оптимальном варианте данное расстояние составляет 0,5 импульса кода.

Измерения восстановленного сигнала производят с частотой отсчетов от 50 Гц (нижний предел, связанный с частотой передачи навигационных сообщений) до 1000 Гц (рекомендуемая частота, соответствующая длительности периода кода С/А системы GPS).

Если измерения восстановленного сигнала S_D необходимо проводить в режиме сканирования, скорость сканирования локальной копии кода должна составлять от 6 до 1/600 импульсов в секунду. Оптимальное значение составляет 1/6 импульса в секунду с использованием пяти корреляторов, разделенных интервалами величиной в 0,5 импульса.

Длительность проверки гипотез (т.е. длительность сканирования в случае режима сканирования или длительность одного цикла отслеживания) должна оставаться небольшой по сравнению с изменениями некогерентности кода несущей и составлять от 1/100 до 20 секунд, а в оптимальном варианте быть равной 3 секундам.

Если восстановленный сигнал S_D необходимо вычислять с использованием сканирования, причем ширина сканирования такова, что приводит к неприемлемым потерям амплитуды прямого сигнала, для каждого из спутников должен быть предусмотрен дополнительный канал, обеспечивающий работу системы отслеживания по несущей и демодуляцию данных.

Управление каналом отслеживания по коду должно при этом осуществляться в соответствии с результатами работы системы отслеживания по несущей, производимой во втором канале, и наоборот.

Способ по изобретению предназначен для осуществления в приемнике спутниковой системы позиционирования и, в частности, в модуле слежения, предусмотренном в таком приемнике, причем такой приемник должен содержать средства для осуществления вышеописанного способа.

Способ по изобретению позволяет повысить производительность работы приемника системы GPS.

Вышеприведенное описание касается случая использования приемников GPS, однако также может быть применимо к другим типам приемников, например к приемникам систем ГЛОНАСС, SBAS, Galileo и др.

Claims

1. Способ определения ошибки (ε) отслеживания в контуре слежения псевдослучайного кода, модулирующего сигнал, передаваемый со спутника и принимаемый приемником спутниковой системы позиционирования, включающий в себя этап определения сигнала (S_D), соответствующего корреляции между принимаемым сигналом (S_R) и сигналом-копией (S_L), отличающийся тем, что дополнительно содержит этап определения смещения (ε) между квадратом восстановленного сигнала (S_D) и центрированным сигналом (S_C), причем указанный центрированный сигнал (S_C) соответствует квадрату автокорреляции псевдослучайного кода, и тем, что определение указанного смещения (ε) включает в себя сдвиг восстановленного сигнала (S_D) на множество величин смещения (ε_i) в интервале от ±0,25 до ±3 импульсов кода, при этом указанное смещение (ε) равно величине смещения (ε_i) восстановленного сигнала (S_D), обеспечивающей восстановленный сигнал (S_D), который наиболее близок к центрированному сигналу (S_C), и указанное смещение (ε) соответствует ошибке слежения кода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение смещения (ε) между восстановленным сигналом (S_D) и центрированным сигналом (S_C) включает в себя вычисление суммы квадратов расстояний между центрированным сигналом (S_C) и восстановленным сигналом (S_D) для каждой величины смещения (ε_i) восстановленного сигнала (S_D).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что смещение (ε) представляет собой смещение (ε_i) восстановленного сигнала (S_D), для которого вычисленная сумма квадратов расстояний минимальна.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение смещения (ε) между восстановленным сигналом (S_D) и центрированным сигналом (S_C) включает в себя вычисление корреляции между центрированным сигналом (S_C) и смещенным восстановленным сигналом (S_D) для каждой величины смещения (ε_i) восстановленного сигнала (S_D).

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что смещение (ε) представляет собой смещение (ε_i) восстановленного сигнала (S_D), для которого вычисленная корреляция максимальна.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение смещения между восстановленным сигналом (S_D) и центрированным сигналом (S_C) представляет собой определение максимума восстановленного сигнала (S_D).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что определение максимума восстановленного сигнала (S_D) представляет собой определение энергии восстановленного сигнала для каждой величины смещения (ε_i) восстановленного сигнала (S_D), причем смещение представляет собой смещение восстановленного сигнала, для которого энергия восстановленного сигнала максимальна.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение смещения (ε) между восстановленным сигналом (S_D) и центрированным сигналом (S_C) представляет собой определение излома наклона восстановленного сигнала (S_D).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что определение излома наклона представляет собой вычисление разности энергий двух восстановленных сигналов с последовательными смещениями.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение смещения (ε) между восстановленным сигналом (S_D) и центрированным сигналом (S_C) представляет собой определение наклона восстановленного сигнала (S_D) для каждой величины смещения (ε_i) указанного восстановленного сигнала (S_D).

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что смещение (ε) представляет собой смещение (ε_i) восстановленного сигнала (S_D), для которого величина

наклона максимальна.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение смещения (ε) между восстановленным сигналом (S_D) и центрированным сигналом (S_C) производят на возрастающем участке центрированного сигнала (S_C).

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение смещения (ε) между восстановленным сигналом (S_D) и центрированным сигналом (S_C) производят в интервале, составляющем от 1/100 до 1 импульса кода.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановленный сигнал (S_D) получают с использованием по меньшей мере одного сопоставленного сигнала-копии и/или путем сдвига по меньшей мере одного сигнала-копии по отношению к текущему положению (ε₀) отслеживания.

15. Приемник спутниковой системы позиционирования, отличающийся тем, что содержит средства, обеспечивающие возможность осуществления способа, охарактеризованного в любом из предшествующих пунктов.