[发明专利]一种弱信号卫星导航系统的位同步方法

说明书

本发明公开了一种应用于弱信号卫星导航系统的位同步方法，其步骤包括：读取跟踪通道输出的I支路1ms相干积分值大小，并按照1～20循环编号；对当前ms与前1ms的积分值做差，并将结果取绝对值后按照当前ms的编号进行分组累加；循环多个周期后，找出累加值最大的编号，由此可以判断出比特边缘的位置。本发明提出的位同步方法充分利用了相干积分数据提供的幅值和符号信息，相比只利用了相干积分值符号信息的传统位同步方法，能更准确和快速确定比特边缘位置，尤其适用于信号强度变化较快的场合，能实现导航接收机在复杂环境下的快速位同步，从而更快地实现定位功能。

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术领域，更具体的，是一种用在弱信号卫星导航定位接收机上的位同步技术。

技术背景

接收端进行卫星定位需要进行几个过程，首先要对卫星进行捕获，通过对可能存在的卫星信号进行频率和码相位搜索，确定真实的卫星信号；然后把对应卫星的码相位和多普勒频率传递到跟踪部分对卫星信号进行持续的跟踪处理；接收机成功跟踪卫星信号后，一方面会输出卫星的码相位和多普勒频率来进行伪距的生成，得到卫星和接收机的空间距离；另一方面则需要进行导航电文的解调，获取卫星的轨道和位置参数，然后结合空间伪距，最终完成位置和速度解算。

在卫星导航接收机实现定位的过程中，导航电文的同步和解调是至关重要的部分，而位同步则是导航电文同步和解调的基础。卫星信号除了载波和导航电文信息外，还经过了伪随机码调制，伪随机码的周期为1ms，而导航电文的码率为50bps，因此一个导航电文比特包含了20个伪随机码周期。接收机通过捕获和跟踪后，便完成了对伪随机码的同步过程，这时候1ms的伪随机码已经对准，接下来则需要找到ms之间的翻转点，也就是导航电文的比特边沿，这个过程就是位同步。只有实现了位同步，接收机才能准确掌握准确的比特位置，从而进行帧同步操作，最终准确解调出导航电文数据，进而完成定位。

位同步的效果不但会影响长时间相干积分的效果，而且会直接影响导航电文的解调的准确度；而位同步的速度也是接收机定位时间的一个关键因素，因此采用一种准确而且高效的位同步方法是卫星导航接收机必须考虑的问题。一般常用的位同步方法包括传统的直方图法，K-P法等。传统的直方图方法通过统计不同位置ms间的符号变化来确定最终比特边沿，具有实现简单，在强信号下准确度高等特点。但在弱信号情况下或者信号强度变化较快的环境下，由于该方法只考虑了ms相干积分值间的符号跳变，所以位同步的准确度会降低很多。而K-P法是通过比较不同位置作为起沿的20ms相干积分累加和，把其中最大的位置作为比特边界。该方法在弱信号环境下准确度相比直方图有较大的提高。但这种方法由于是统计20ms的能量，在强弱信号交替的环境下并不能很准确反映ms之间的具体能量差异。因此如果能采用一种实现简单，能体现ms间积分能量差异的位同步方法具有很高的实际意义。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种快速和准确判别比特边沿位置的弱信号卫星导航系统位同步方法，

本发明的技术方案详细如下：

一种弱信号卫星导航系统的位同步方法，用于卫星导航定位接收机上的位同步，其特征在于，包括以下步骤：

（1）待导航定位接收机跟踪稳定后，以20ms为周期，连续读取跟踪通道I支路输出的每1ms的相干积分值，然后按照1～20的顺序进行循环编号；

（2）对于每个相干积分值，用当前1ms相干积分值减去前1ms相干积分值，将结果取绝对值后，按照当前1ms的编号进行分组累加；

（3）以20ms为周期，对每个输入的1ms相干积分值进行步骤（2）的操作，完成多个比特周期，使得比特位连续不变化的概率降到设定的可接受的水平后，得到对应编号1～20的20个积分累加值；

（4）从20个积分累加值中找出最大的积分累加值和相应的信号强度，并记录其对应的编号；把其余的19个积分累加值求平均，得到一个平均噪声累加值和噪声强度；