[发明专利]适用于多路径信号的码跟踪环和码跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术领域，尤其涉及一种适用于多路径信号的码跟踪环和跟踪方法。

背景技术

GNSS系统中，多径是由卫星信号经物体反射或散射后进入接收机引起的，城市峡谷和室内等环境下进行卫星信号跟踪的关键问题之一就是多路径信号抑制。此种环境下的信号可能只包含非视距传播的反射或散射信号或者是非视距传播和视距传播的直射信号的混合信号。传统的码跟踪环路采用码相关参考波形(CCRW)技术(例如窄相关技术)，来进行多路径信号抑制，这种方法尤其适用于高精度定位等，其思想是通过改变本地复现码波形以期获得更理想的鉴相函数，从而抑制多路径信号。CCRW技术具有相似的短延时多路径信号抑制性能，其中，窄相关的长延时多路径信号抑制性能最差，而噪声性能更好(相比于其他几种方法有2.4-7.8dB的优势)，因此得到了广泛应用。为了达到更好的短延时多路径抑制性能，生成的本地伪码宽度和相关器间距需要调整得很小(小于0.1码片)。虽然更窄的伪码宽度和相关器间距能够获得更好的降噪性能，但更窄的伪码宽度会降低城市峡谷等环境下的码跟踪稳定性。

跟踪多径信号的准则是跟踪最先到达的信号而不管这个信号是视距传播信号还是非视距传播信号。CCRW技术可以抑制当前跟踪信号中的多路径干扰，但是在城市峡谷环境中最先到达的信号可能存在快变的情况，尤其是当此信号是非视距传播信号，因为复杂的城市环境导致反射或散射信号有可能经过任意建筑物后进入接收机，因此非视距传播信号和接收机周围环境密切相关。现有解决接收信号快变的一种方法是开环跟踪，因为开环跟踪能够快速调整跟踪参数。但开环跟踪的缺点是无法利用卫星间相关性进行辅助跟踪，并且相比传统的闭环跟踪，开环跟踪的观测量噪声更大。解决接收信号快变的另一种方法是矢量跟踪环路，与标量跟踪法不同，矢量跟踪环路会利用卫星间相关性，从而利用其它卫星的跟踪结果进行辅助跟踪。但是矢量结构接收机中由于真实码相位包含电离层等误差，导致通过定位解算估计的码相位和真实码相位存在差异，因此窄相关技术不适用于矢量跟踪环路。

多路径信号跟踪的分辨率也是城市环境应用的关键因素。无线通信中信道可被建模成包含一系列随机相位和随机幅度的多路径信号成分。传统的码跟踪方法采用相关法，这种方法在多路径信号延时大于码环带宽的倒数时能够有效工作，但城市环境的应用中这种条件无法满足，因此传统码跟踪环路对多路径信号的处理分辨率有限。高分辨率的多路径抑制方法是一类采用特征空间分解的方法来确认不同延时的多路径信号成分的高效率方法。MUSIC(Multiple Signal Classification，多重信号分类)算法属于这类高分辨率算法，在带宽和传统方法相同的情况下，MUSIC算法能够更高效率的分辨短延时的多路径信号成分。这种算法估计最早到达的信号成分采用的是直接估计最短延时的信号成分的到达时间，而不是通过寻找相关值峰值的方法。但MUSIC算法也存在计算复杂、在低信噪比环境下只能提供有偏估计等不足。

发明内容

为解决上述各种方法存在的问题，本发明结合窄相关(CCRWA)、参考波形相关(CCRWB)和MUSIC算法的不同优势，提出了一种适用于多路径信号的码跟踪环和码跟踪方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一、适用于多路径信号的码跟踪环，包括依次相连的码跟踪环、码数字振荡器、本地码发生器、PVT解算单元，所述的码跟踪环为并联码跟踪环，由基于CCRW的码跟踪环和基于MUSIC的码跟踪环并联构成。

上述基于CCRW的码跟踪环为基于CCRWA的码跟踪环或基于CCRWB的码跟踪环。

上述基于CCRW的码跟踪环由基于CCRWA的码跟踪环和基于CCRWB的码跟踪环并联构成。

二、一种适用于多路径信号的码跟踪方法，包括：

卫星信号与本地信号的相关器的输出信号同时进入并联码跟踪环中各码跟踪环，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态，获得码多普勒估计值；码数字振荡器根据各码多普勒估计值之和控制本地码发生器。

三、另一种适用于多路径信号的码跟踪方法，包括：

卫星信号与本地信号的相关器的输出信号同时进入并联码跟踪环中各码跟踪环，各码跟踪环独立跟踪输入信号的码动态，获得码多普勒估计值；码数字振荡器根据各码跟踪环获得的码多普勒估计值以及PVT解算单元获得的多普勒估计值之和控制本地码发生器。