[发明专利]一种卫星导航信号各分量间载波相位关系检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星导航信号各分量间载波相位关系检测方法，属于 卫星导航技术领域。

背景技术

在导航卫星信号中，为满足不同服务需求，每个频点上加载了多个信 号分量。例如最早的GPSL1上为C/A码和P码信号，为QPSK调制复合 方式，只有两路信号分量，而现代化后的GPSL1上有C/A、P、M、L1C 四路信号，Galileo系统、BDS等很多频点上信号分量都多于三路，并使 用了Interplex、CASM、POCET等较为复杂的调制复合方式。

目前，可以通过以下方法来进行导航信号载波相位关系的检测：

方法1，矢量信号分析仪；

方法2，接收机跟踪；

然而，上述方法存在如下问题：

(1)方法1使用通用仪器，这种方法仅能对QPSK、8PSK等标准数 字调制信号的载波相位关系的正交性等给出结果。而调制复合方式复杂的 卫星导航无法给出结果。

(2)方法2是较常用的导航信号载波相位检测方法，但是闭环跟踪 接收机仅能给出正交、翻转等信息，无法给出复杂的诸如AltBOC这种含 有异频分量的卫星导航信号载波相位关系。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星导 航信号各分量间载波相位关系检测的方法，可以准确判明多分量卫星导航 信号的同频和异频分量载波相位相对关系。

本发明的技术解决方案是：

一种卫星导航信号各分量间载波相位关系检测方法，步骤如下：

(1)采集导航信号：与导航信号生成源同源采集导航信号并进行存储，如 不能同源，则采集后剥离多普勒影响；

(2)选取最易获得起始时间信息的信号分量作为引导信号，通过频域搜索 的方式初步确定该信号载波相位和码相位，之后再进行时域搜索，获取引导信 号最终的码相位和载波相位；

(3)移动数据读取指针至码相位起始处，开环解调数据，获取该频点所有 信号的共同的起始时间信息；

(4)利用所述起始时间信息生成所有信号分量伪码；

(5)根据步骤(4)中生成的所有信号分量伪码，计算信号最终的载波相 位记录值；

(6)各路信号分量进行开环解调，剥离各级编码，得到帧头或电文，判明 电文翻转状态；

(7)载波相位校正，利用步骤(6)中的电文翻转状态校正步骤(5)中的 载波相位统计值，从而得到各分量间载波相位关系。

步骤(1)中采集导航信号时，采集时间大于帧长，采样ADC位数大于等 于8bit，采样速率的范围通过如下方式确定：

(2.1)导航信号频率为L波段的X1：1575.42MHz±BW1，X2：1191.795MHz ±BW2，X3：1268.52MHz±BW3，其中，BW1、BW2和BW3均为单边带宽， BW1>20.46MHz，BW2>35MHz，BW3>20.46MHz；

(2.2)根据(2.1)中选定的导航信号频率和带宽，先依带通采样定理确定 每个频点不混叠采样频率范围，再选取重叠部分；

(2.3)根据下表确定导航信号的频谱和相位翻转状态以及采样速率范围：

表1相位翻转与采样频率选择

其中频谱和相位翻转中的1表示未翻转、-1表示翻转。

所述步骤(2)中进行频域搜索时，根据步骤(1)中相位翻转状态设置本 地载波频率符号，当该采样速率下信号频谱和相位翻转为-1时，本地信号中心 频率符号取反。

所述步骤(2)中进行时域搜索具体为：

(4.1)设定粗略初相为φ0，初始搜索范围为φ±0.1，搜索步长为0.01rad；

(4.2)将移动和采样的本地码与剥离载波的信号进行相关，求取最大值处 的载波相位φ1；

(4.3)以φ1为初相，搜索范围为φ±0.01，搜索步长为0.001rad；

(4.4)迭代执行步骤(4.2)～(4.3)，直至载波相位搜索时码相关最大值 大于等于两个，结束迭代，此时求出的最大值处的载波相位即为引导信号最终 的载波相位。

所述步骤(3)开环解调数据，通过以下方法实现：