[发明专利]用于接收BOC调制无线电导航信号的方法和设备

说明书

本发明涉及用于接收调制的无线电导航信号的方法和设备，该无线电 导航信号由导航系统的卫星发射，用来支持对接收设备在该系统特定参考 系中的位置进行自主确定。

当前可用的无线电导航系统主要有美国系统-GPS(全球定位系统)， 俄罗斯系统-GLONASS(全球定轨导航卫星系统)以及由中地球轨道中的 30个卫星构成新的欧洲GALILEO系统。

对这种系统中接收终端(在文中称为“接收机”)的定位是基于对于该 接收机与该系统的若干个卫星之间距离(对于三维定位至少三个距离，实 际使用四个距离，以消除系统和接收机之间的时钟漂移有关的不确定性) 的了解，该距离称为伪距离。每个伪距离根据卫星的位置以及根据具有其 自身时钟的卫星与接收机之间信号传播时间的测量而得出。

对于每个系统，卫星的位置基于与独立于接收机的地面站网络来确定。 这些位置由卫星自己发送给接收机。因此，每个接收机能够计算该接收到 的信号相当卫星时钟的延迟，卫星的时钟都是同步的。每个接收机相应地 可以根据对这些延迟的测量以及对卫星的位置的了解来推断出相应的伪距 离。定位的精确度因此与对这些延迟的测量精确度直接相关。

通常，采用高频f_c定时的伪随机二进制序列以较低的常规速率来对二 进制数据进行调制来构建这些信号，所述二进制数据对应于接收机计算位 置所需的信息(卫星标识、时间参考、电离层修正、星历或天文表等)。然 后采用频率为f_p的发射载波进行调制将这些信号变换到发射频段。

这样，通过借助于本地生成的载波将接收机所接收的信号进行第一解 调以将信号变换到基带，以及借助于本地生成的伪随机序列进行第二解调， 接收机能够提取包含在接收信号中的数据。延迟的测量值根据伪随机序列 延迟的测量值以及载波延迟的测量值来推出。

进一步，具体而言，为了使GPS和GALILEO系统能够在名为频带 E2-L1-E1[1559MHz到1591MHz]的已知频带内共存的目的，其中 GALILEO系统可用的仅有频带包含频带L1两侧的4MHz的两个频带，其 已被GPS系统占用，有必要定义一种特别的调制，称为BOC(二进制偏移 载波)，其具有的显著特征是包括相对频带L1的中心频率(1575.42MHz) 对称地偏移的至少两个主瓣的频谱。

另一方面，GPS系统的名为代码M(或M码)的新军用信号在频带 L1[1563MHz至1587MHz]和频带L2[1215MHz至1237MHz]上使用BOC 调制。

GALILEO系统还提供了E6频带[1260MHz到1300MHz]内的BOC调 制信号的传输。

除了前面描述的伪随机二进制序列以外，构建这种BOC信号还使用频 率f_sp的方波子载波。BOC信号通常写为BOC(m，n)，其中m定义了该BOC 信号的子载波的频率f_sp与在频带L1上发射的GPS信号的伪随机二进制序 列的频率(该频率为1023MHz)的整数比，n定义了该BOC信号的伪随机 二进制序列的频率f_c与在频带L1上发射的GPS信号的伪随机二进制序列 的频率(该频率为1023MHz)的整数比。具体而言，这些参数能够将BOC 信号与在频带L1上发射的GPS信号进行比较。另外，由于BOC信号中心 频率是频带L1的中心频率，所以很容易实现GPS和GALILEO双模接收机。

存在用于接收这种BOC信号的各种方法和设备。通常，BOC信号的接 收机包括第一模块(下文中称为射频模块)其适于支持将接收的模拟信号 进行数字化，以及第二模块(下文中称为数字模块)，其适用于对数字信号 进行解调以从中提取卫星发送的信息以及对各种延迟的计算。

例如，FR 2 848 743描述了用于处理BOC信号的方法，包括处理模拟 信号的第一步骤，包括通过将输入信号乘以cos(ω·t)类型的模拟信号对信号 的两个主瓣相互之间进行频率转换，使得通过不消耗大量能量的采样对信 号进行数字化，以及第二处理步骤，包括通过将信号与载波、子载波和本 地生成的码进行相关来对以上述方式进行数字化的信号进行解调。

这种对BOC信号进行解调的一般技术的缺点是使用资源进行大量积 分，使得消耗大量的能量。因此，必须定期对实现该方法的接收机重新供 应能量，从而限制了其自主性。