[发明专利]GPS信号跟踪方法、跟踪通道环路及其调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及星基导航技术领域，尤其涉及一种GPS信号跟踪方法、跟踪通道环路及其调整方法。

背景技术

GPS(Global Positioning Systems，全球定位系统)是一种可以实现连续、实时、三维定位的系统，它由空间部署的24颗卫星、地面控制站和用户接收机三部分组成。

空间的24颗卫星不断发射自己专有的伪随机码和导航数据电文，用户接收机在捕获到卫星发射的信号后，得到卫星的载波频率和码相位，进而可以解调出导航数据电文用于最终用户接收机的定位。但是，接收机在捕获过程中只能得到载波频率和码相位的大概值，所以在捕获完成之后要进入跟踪环路，进一步确定载波频率和码相位，同时跟踪已经确定的载波频率和码相位。

现有的接收机采用PLL(Phase-Locked Loop，锁相环)技术进行GPS信号频率跟踪。当接收机处于室外开阔环境下时，信号电平一般高于-140dBm，接收机每毫秒积分输出信噪比较高，采用锁相环技术可以有效的跟踪信号。锁相环是一种反馈电路，其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。PLL通过比较外部信号的相位和压控晶振(VCXO)的相位来实现同步，在比较的过程中，锁相环电路会不断根据外部信号的相位来调整本地晶振的时钟相位，直到两个信号的相位同步，所以采用锁相环技术对信号进行跟踪实质是对信号载波相位的跟踪。具体的信号跟踪方法如图1中的跟踪通道环路所示，当接收机接收到卫星信号并进行下变频等处理后，由部分支路的中心码相位相关值作为载波跟踪环鉴相器的输入，保持对载波相位的实时跟踪，由中心码相位相关值及超前、滞后码相位相关值作为环路滤波器的输入，保持对码相位的实时跟踪。从而实现对GPS信号的载波相位及码相位的二维跟踪。

但当接收机位于室内等信号强度较弱的环境中时，信号电平一般弱于-150dBm。当信号强度较弱时，需要增加相干积分时间和降低环路带宽才可以获得较高的信噪比以保证对信号相位的跟踪，但增加相干积分时间和降低环路带宽又导致了环路失锁的概率增加。随着信号电平的进一步降低，积分时间、环路带宽与环路平均失锁时间的矛盾限制了现有的对信号相位的跟踪算法在室内等信号强度较弱环境中对GPS信号的跟踪。

发明内容

本发明实施例提供一种GPS信号跟踪方法、跟踪通道环路及其调整方法，能够实现在室内等信号强度较弱环境中对GPS信号的跟踪。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的技术方案如下：

一种GPS信号的跟踪方法，包括：

步骤A，接收卫星发射的射频信号；

步骤B，根据预先获得的载波数控振荡器NCO产生的信号对所述射频信号进行下变频处理，获得下变频后的信号；

步骤C，根据预先获得的码数控振荡器NCO产生的信号对所述下变频后的信号的频率进行相干积累和非相干积累计算，获得对所述射频信号的跟踪数据。

进一步，还包括：

步骤D，根据所述跟踪数据修正所述载波NCO产生的信号；

步骤E，根据修正的载波NCO信号所对应的码NCO信号及由所述跟踪数据获得的追赶效应，确定修正的码NCO信号；

步骤F，将所述修正的载波NCO的信号作为所述预先获得的载波NCO产生的信号，将所述修正的码NCO信号作为所述预先获得的码NCO产生的信号，重复所述步骤B和所述步骤C获得更新的跟踪数据。

进一步，通过对所述卫星发射的射频信号的捕获结果确定所述预先获得的载波NCO的信号和所述预先获得的码NCO的信号；或者

通过对所述卫星发射的射频信号的低灵敏度跟踪结果确定所述预先获得的载波NCO的信号和所述预先获得的码NCO的信号。

进一步，所述根据预先获得的载波NCO的信号对所述射频信号进行下变频处理获得下变频后的信号具体为：

根据预先获得的三个载波NCO的信号频率对所述射频信号进行下变频处理获得三个对应的下变频后的信号s_fn，s_f0，s_fp；

所述根据预先获得的码NCO的信号对所述下变频后的信号的频率进行相干积累包括：