[发明专利]一种卫星导航信号的位同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星导航信号的位同步方法。

背景技术

基于测距码的卫星导航接收机在进行卫星信号的捕获、跟踪之后，对卫星信号进行位同步处理，即从接收信号中找到数据比特的边沿，从而进行子帧同步，数据解调，获得信号的导航电文和发射时间，并最终实现导航定位。

位同步是伪距解算的基础，位同步的实现是一个随机过程，接收机通常会有一定的概率发生位同步错误，而位同步错误将引入整数个毫秒的错误，1ms错误相当于约300km的伪距测量误差，位同步影响伪距观测量的精度和首次定位时间，故位同步的精度和效率直接影响了最终的定位精度和冷启动首次定位时间。

在弱导航卫星信号接收环境下，由于1ms宽的比特值在同一个20ms宽的数据比特时沿下常常不等，且比特内符号跳变较多，采用传统位同步方法已经很难找到位边沿。并且，目前存在的位同步方法中，不能同时兼顾强弱信号的变化，且在载噪比较低时不能准确地实现位同步，或位同步时间过长。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种卫星导航信号的位同步方法，采用本方法可以能够自适应的调整位同步策略，在强信号条件下，能够进行快速的位同步保证启动时间，在弱信号条件下，在保证了位同步的可靠性的同时缩短了位同步的时间。

本发明的技术解决方案是：

一种卫星导航信号的位同步方法，用于对接收的卫星导航信号进行位同步，其特征在于包括以下步骤：

(1)接收输入的导航卫星信号，并判断导航卫星信号强度；若导航卫星信号强度大于信号处理门限，则转入步骤(2)，否则转入步骤(3)；所述导航卫星信号强度采用导航卫星信号的相关值或相关幅值表示；

(2)强信号位同步步骤：

(21)利用本地伪码信号与卫星导航信号进行相关；按照预先设定的符号串长度n，将获得的n个相关值的符号按时间顺序进行存储形成相关值符号串；

(22)将相关值符号串与预设符号串相比较，若存储的相关值的符号与预设符号串相符，则位同步成功；否则，返回步骤(21)，将本地伪码超前或滞后1ms重新与卫星导航信号进行相关；

(3)弱信号位同步步骤：

(31)以21ms为周期对与k bit长度相对应的导航卫星信号进行截取；在每个周期内，计算前后相邻两毫秒的点积值，将获得的20个点积值顺序编号；

(32)将k bit长度内编号相同的点积值累加，并将位同步次数增1；将20个点积累加值分别与累加门限相比较，若点积累加值小于累加门限，则门限计数值增1；所述门限计数值的初始值为0；所述位同步次数的初始值为0；

(33)若位同步次数达到同步次数门限，则返回步骤(1)；否则，判断门限计数值是否等于1，若门限计数值等于1，则位同步成功次数增1；所述位同步成功次数的初始值为0；若位同步成功次数大于等于同步成功门限，则位同步成功；否则，将门限计数值清零并返回步骤(31)，对新输入的与k bit长度相对应的导航卫星信号进行截取。

所述信号处理门限取导航卫星信号强度为-136dBm时m个毫秒的相关值或相关幅值的平均值，m为有限值；所述累加门限取决于点积值及点积累加值，选取0.01～0.5；同步次数门限的值取1～5；同步成功门限小于等于同步次数门限的值在1～4中选取。

所述预设符号串的长度为22ms。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明可以根据卫星导航信号的强弱自适应的在位同步方法间进行切换。信号处理门限的大小影响位同步的时间及可靠性，本发明中用于衡量信号强弱的信号处理门限是根据表征导航卫星信号强度的相关值或自相关幅值长期观测确定的。

(2)在弱信号同步的步骤中，本发明利用相邻两毫秒的点积值的累加值，可实现在弱信号条件下的位同步。当接收到的导航卫星信号较弱时，1ms相关值的符号常发生跳变，简单地利用符号跳变来确定位边沿已十分困难。利用同符号的相邻1ms相关值的点积值为正，异符号的相邻1ms相关值的点积值为负的特性，将连续一个比特的相关值的相邻两毫秒进行点积运算，并计算点积值累加，通过与累加门限比较确定位边沿。此方法在发生跳变时，利用统计得到的累加值进行判断，实现了弱信号条件下的位同步，从而提高了捕获灵敏度。