[发明专利]GNSS接收器和定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GNSS接收器和定位方法，该GNSS接收器和定位方法从全球导航卫星系统（GNSS）的在轨卫星接收用于定位的信号。

背景技术

卫星导航（GNSS）是一种导航系统，其中从飞机捕获三个导航卫星（GNSS在轨卫星）（以下称为“GNSS卫星”）以获取距各GNSS卫星的距离并且随后使用来自第四个导航卫星的信号设定时间，从而使得可以获得飞机的三维飞行位置。卫星导航包括全球定位系统（GPS）、GALILEO等。

例如，为移动单元配备GNSS接收器以测量该移动单元的位置和速度。例如，GNSS接收器从多个GNSS卫星接收无线电波以计算该多个GNSS卫星距该GNSS接收器的各自的距离，从而基于计算的伪距来定位配备有GNSS接收器的移动单元。从GNSS卫星发射的信号以某个时间段的延迟到达GNSS接收器，在该时间段期间无线电波传播了每个GNSS卫星和GNSS接收器之间的距离。因此，当获得了关于多个GNSS卫星的、无线电波传播所需的时间段时，可以通过定位计算获得GNSS接收器的位置。例如，GNSS接收器的伪距计算单元使用从多个GNSS卫星发射的无线电波来获得从每个GNSS卫星到GNSS接收器的伪距。随后，定位计算单元基于伪距计算单元获得的伪距来获得GNSS接收器的位置。

GNSS接收器捕获GNSS卫星并且随后检查从GNSS卫星接收到的信号与C/A码复制信号之间的相关，从而检测相关峰。例如，通过调整C/A码复制信号的相位，获得了C/A码复制信号与从GNSS卫星接收到的信号之间的相关峰。GNSS接收器根据相关峰的相位延迟来获得GNSS卫星和GNSS接收器之间的伪距。基于伪距来获得GNSS接收器的位置。

然而，即使当GNSS接收器成功捕获GNSS卫星时，GNSS接收器不仅可以从GNSS卫星接收直接波，而且还可以接收从诸如高楼的建筑物反射或衍射的无线电波。从GNSS卫星传送的无线电波被反射或衍射并且通过多个传播路径被接收的现象被称为多路径。多路径的影响引起了GNSS接收器和GNSS卫星之间的伪距的误差。伪距的误差引起了定位误差。

GNSS接收器中的定位误差的起因之一是多路径的影响。用于减少多路径影响的方法之一可以是多路径误差减少技术，诸如窄相关器。使用该多路径误差减少技术可以减少伪距的误差。由于可以减少伪距的误差，因此可以减少定位误差。

图1示出了GNSS接收器的示例。

来自GNSS卫星的无线电波通过天线被输入到高频处理单元2。高频处理单元2处理通过天线接收的高频模拟信号。卫星捕获单元4基于高频处理单元2处理的信号来捕获GNSS卫星。相关器单元6检查从卫星捕获单元4捕获的GNSS卫星接收到的信号与C/A码复制信号之间的相关，从而检测相关峰。

图2示出了由相关器单元6执行的处理的示例。在图2中，横坐标轴表示芯片，并且纵坐标轴表示相关值的信号强度水平。

例如，在相关器中，执行跟踪使得早（E）和迟（L）之间的宽度（以下称为“间距”）是1个码片并且相关值之间的信号强度水平差是零。在图2中，执行相位控制使得1码片间距的两端处的相关值的信号强度水平（由0.5E和0.5L指示）彼此相等。该间距的中心是跟踪点。C/A码复制信号的相位被调整以使跟踪点最大，从而获得跟踪点的最大值P（称为“相关峰”）。由于多路径的影响，跟踪点的最大值可以向早侧或迟侧偏离。

为了减少多路径的影响，在跟踪之后，使间距变窄，并且获得更接近与由1码片间距获得的相关峰对应的码片的码片处的相关值的信号强度水平（由NE和NL指示）。执行相位控制，使得NE等于NL。间距的中心是跟踪点。C/A码复制信号的相位被调整以使跟踪点最大，从而获得相关峰。

伪距计算单元8基于当相关器单元6使间距变窄时检测到的相关峰的相位延迟来获得GNSS接收器和GNSS卫星之间的伪距。

当间距变窄并且随后获得更接近与由1码片间距获得的相关峰对应的码片的码片处的相关值的信号强度水平时，通过相位控制的相关值的变化是小的，因为NE和NL接近相关峰。当从GNSS卫星接收到的无线电波的信号水平减少并且因此噪声的影响增加时，由于通过相位控制的相关值的小变化，噪声的接收信号水平可以高于NE或NL的信号水平。当噪声的接收信号水平高于NE或NL的信号水平时，不可能获得更接近与由1码片间距获得的相关峰对应的码片的码片处的相关值，尽管间距变窄。当不能获得相关值时，可能丢失跟踪的GNSS卫星。当卫星跟踪丢失时，有必要再次从卫星捕获开始执行处理，并且有可能在卫星捕获期间不能执行定位。由于其间不能执行定位，因此定位速率降低。