[发明专利]一种基于等长CA码的软件GPS接收机跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及软件GPS接收机跟踪方法，尤其是涉及一种基于等长CA码的软件GPS接收机跟踪的方法。

背景技术

卫星导航技术的飞速发展已逐渐取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，而成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面取得了长足进步。目前，世界上正在运行的全球卫星定位导航系统主要有两大系统：一是美国的GPS系统，二是俄罗斯的GLONASS(格鲁纳斯)系统。近年来，欧洲也提出了有自己特色的“伽利略”全球卫星定位计划。因而，未来密布在太空的全球卫星定位系统将形成美、俄、欧操纵的GPS、“格鲁纳斯”、“伽利略”三大系统竞争的局面。

GPS接收机的跟踪方法是GPS接收机最核心的算法之一。传统的GPS接收机跟踪方法如图1所示，(1)获取上次记录的载波频率和码相位信息；(2)读取对应载波频率和载波相位的载波；(3)读取码相位对应的CA码；(4)采用相关积分方法，计算早码、即时码和晚码的I、Q支路的6个数值；(5)使用上述6个数值进行环路滤波，计算新的载波频率、载波相位和码相位，并寻找数据跳变位；(6)运行其它任务调度(如卫星捕获和定位解算)；(7)等待下一个数据块的到达。

由于多普勒频率偏移的影响，GPS接收机在跟踪中一般均使用周期的CA码，参见Borre，K.，D.Akos，D.Bertelsen，P.Rinder and S.Jensen，“A Software-DefinedGPS and Galileo Receiver-A Single Frequency Approach”，Boston，2006.P.147。但在软件接收机系统中，等周期的CA码生成可能占用软件处理器的大量额外时间或空间，导致软件算法的复杂性，及时间的延长和占用大量的空间。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一种基于等长CA码的软件GPS接收机跟踪方法，该方法使用等长CA码进行跟踪，使运算变得简单和节省时间和空间，同时消除了跳变点和跟踪环路误差。

本发明的技术解决方案：一种等长CA码的软件GPS接收机跟踪方法，包括以下步骤：

(1)获取上次记录的载波频率和码相位信息；

(2)根据获取的载波频率，读取载波查找表中对应载波频率和载波相位的载波数据；

(3)根据获取的码相位信息，动态产生等长的C/A码查找表，以减小查找的复杂度；

(4)根据码相位信息，读取所述的等长C/A码查找表中对应的等长C/A码；

(5)采用两段积分方法，对接收到的GPS信号、I和Q支路两个载波数据，及所读取的等长C/A码进行I、Q支路早码、即时码和晚码积分，两段积分后共得到12个积分数值，这样避免了积分跨越导航电文数据跳变位；

(6)对第一段即时码的I支路和第二段即时码的I支路的积分数值的符号进行比较，判断是否存在导航电文数据跳变位；

(7)如果存在导航电文的数据跳变位，则将步骤(5)得到的两段积分数值相减，如果不存在导航电文的数据跳变位，则将步骤(5)得到的两段积分数值相加，得到共6个积分数值；

(8)采用所述的6个积分数值进行环路滤波，计算新的载波频率、载波相位和码相位，同时设定浮点型的数据跳变位，以整数部分表示数据位的周期数，小数部分表示漂移的码相位；采用新的载波频率、载波相位和码相位修正由于多普勒频移引起的码相位漂移；

(9)判断浮点型数据跳变位是否跨越整数，如果跨越整数则存在多普勒频移引起的码相位漂移，通过重同步修改方法，修正由于多普勒频移引起的导航电文漂移，修正完后等待下一数据块；如果不跨越整数，则不存在多普勒频移引起的码相位漂移，等待下一数据块。

所述的步骤(5)中两段积分为根据码相位信息，将采样信号在码相位处分解为前后两个采样部分。

所述的步骤(6)中判断存在导航电文的数据跳变位的方法为：如果两个数值符号相同，则说明不存在导航电文的数据跳变位；如果两个数值符号不同，则存在导航电文的数据跳变位；

所述的步骤(9)中的重同步修正方法为：

(1)根据GPS的CA码周期为Mms，导航电文频率为DHz，导航电文中连续1或者连续-1的个数为n＝1000/M/D；

(2)当浮点计数的导航电文数据的浮点部分从正向穿越0时，导航电文中连续1或者连续-1的个数为n+1个，为保证导航电文中连续1或者连续-1的个数为n，在浮点型数据跳变位正向跨越整数时，将跳变位的位置向前挪一位；