[发明专利]一种用于北斗二代接收机弱信号跟踪的码环鉴相方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航定位领域，尤其涉及一种用于北斗二代接收机弱信号跟踪的码环鉴相方法。

背景技术

北斗二代卫星导航定位系统是我国正在研制建设中的新一代卫星导航定位系统，由空间卫星系统，地面运控系统和用户应用系统三大部分组成。其中应用系统用户接收机是北斗二代卫星导航系统的用户终端，各用户凭借接收机获取北斗二代导航系统的导航、定位、测速、报文通信信息。用户接收机是一个庞大的群体，其性能的优劣，直接影响北斗二代卫星导航系统效能的发挥。

北斗二代用户接收机的信号跟踪环路由载波环和码环组成，分别用于跟踪接收信号中的载波和伪码，对于码环，输入信号经载波剥离后与本地超前码(Early)、即时码(Prompt)和滞后码(Late)相乘并累加分别得到三个相关幅值E，P，L，码环鉴别器利用这些相关值计算出输入信号中的C/A码与本地C/A码(即时码)的相位误差，码相位误差经码环滤波器滤波后反馈到码NCO上，从而调整本地码发生器的相位，使其与输入信号中C/A码的相位一致，因此码环鉴别器的性能的优劣直接影响码环的可靠性和稳定性。

常用的码环鉴别器进行码环鉴相的方法主要有：归一化的非相干超前减去滞后幅值法、非相干超前减滞后功率法、似相干点积功率法、相干点积功率法。其中非相干超前减滞后功率法由于仅适用相干积分，其跟踪灵敏度较低；似相干点积功率法、相干点积功率法由于鉴别值存在一定误差且信号较弱时误码率较高也少被采用；归一化的非相干超前减去滞后幅值法由于其输入输出关系在码相位误差的牵入范围呈线性关系，视为目前性能较优且使用最广泛的码环鉴别器，如果本地码(即时码)是对准的，那么超前和滞后包络幅度相等，此时码环鉴别器输出的误差信号为零；如果本地码没有对准，那么超前和滞后包络便不相等，在相关时间段的限制范围内不相等的大小与码相位误差的大小成正比。归一化的非相干超前减去滞后幅值法虽然精度较高，但其易于受噪声的干扰，由于其仅使用两个或三个幅值点，当码的间隔小时，牵引范围小，当误差超出牵引范围时就容易失锁，易于受噪声的影响，而当码的间隔大时，虽然牵引范围大，但由于相关值的能量较小，也易于受噪声影响，加上信号的动态变化，使其输入输出的线性关系遭到破坏，使得环路会在低载噪比情况下失锁。当定位条件比较恶劣时，例如在城市峡谷、室内和森林等环境下，由于建筑物、树叶等的遮挡和阻碍，当信号穿过这些障碍物后信号能量将损失很大一部分，有些遮挡严重的情况下直射信号完全被阻塞，使得信号功率急剧下降，接收机极容易失锁并影响测量精度。因此，在弱信号情况下提高码环鉴别器的鲁棒性，使其能对抗较强的噪声干扰，强化跟踪能力成为改进接收机性能的主要目标。

发明内容

为了提高弱信号跟踪条件下码环的鲁棒性，提高跟踪灵敏度，本发明提出一种用于北斗二代接收机弱信号跟踪的码环鉴相方法，既能保证大的牵引范围，又能保证较强的抗干扰能力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种用于北斗二代接收机弱信号跟踪的码环鉴相方法，包括以下步骤：

S1：所述接收机对输入信号进行载波剥离；

S2：判断所述输入信号是否为弱信号，如果是，则进入步骤S3；

S3：以采样点间隔所对应的码片间隔产生多组本地码，取所述多组本地码中的任意多组对步骤S1中载波剥离后的信号进行码的剥离，且进行预设长度的积分并求幅值得到相应的多个码的自相关函数的采样值；

S4：对所述多个码的自相关函数的采样值进行滤波得到多个滤波后的码的自相关函数的采样值；

S5：根据所述多个滤波后的码的自相关函数的采样值的峰值点位置对应的码片位置，得出码的相位误差值。

在进一步的方案中，步骤S2具体还包括：当所述输入信号在跟踪卫星下的载噪比低于预设阈值时，则判断所述输入信号为弱信号。

在进一步的方案中，步骤S3具体包括：

S31：以采样点间隔所对应的码片间隔产生A+1组本地码，在A+1组本地码中取任意的N+1组，其中f_s为所述输入信号的采样频率，f_c为北斗二代的码频率；

S32：将N+1组本地码分别与步骤S1中载波剥离后的信号进行码剥离，进行预设长度的积分，对积分值取模得到N+1个码的自相关函数的采样值。

在进一步的方案中，步骤S31中N+1组本地码对应的码相位是A+1组码相位中的任意N+1组，其中A+1组码相位分别为：