[发明专利]一种基于相位误差限幅处理的载波相位周跳抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于导航技术领域，尤其涉及一种基于相位误差限幅处理的载波相位周跳抑制方法，其可运用在卫星导航信号接收机或者其他类型的扩频接收机中。

背景技术

在高精度接收机中，常采用载波相位测量值进行定位。载波相位周跳是影响载波相位测量值跟踪精度的重要因素之一。对于一般的高精度接收机而言，载波相位的测量精度可以达到厘米甚至毫米级，然而，一周的载波相位周跳就能使载波相位测量值产生约20cm的偏差。为了降低载波相位周跳对载波相位测量值的影响，就必须对载波相位测量值中的相位周跳进行处理。

通过对载波相位测量值进行周跳探测和修复可以降低周跳对载波相位测量的影响，但是这种方法容易受到接收机动态和卫星、接收机钟差的影响，且当跳周数较小或跳周频繁发生时，其处理效果并不理想。为了弥补目前周跳探测与修复算法存在的不足，需要在生成载波相位测量值的载波跟踪环路中，降低相位跳周发生的概率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于相位误差限幅处理的载波相位周跳抑制方法，旨在不明显增加运算量的条件下降低高精度接收机载波相位发生周跳的概率。

本发明的基本思路是：根据引起载波相位周跳的主要因素，当跟踪环路在短时间内出现大幅度的相位抖动或集中出现的多个符号相同的相位偏差时，载波跟踪环路容易发生相位跳变。根据这些引起相位周跳的因素，可以在载波跟踪环路中对鉴相器输出的相位误差进行处理。通过对鉴相误差和鉴相误差的累计值进行限幅，可以避免大的相位抖动和连续同符号的相位偏差，从而降低环路发生相位相位周跳的概率。

本发明的技术方案是：一种基于相位误差限幅处理的载波相位周跳抑制方法，具体包括下述步骤：

第一步，构建载波跟踪环路

所述载波跟踪环路包括鉴相器、瞬时相位误差限幅器、相位误差累积值限幅器、环路滤波器和压控振荡器，鉴相器的输入端为载波跟踪环路的输入信号，鉴相器的输出端连接到瞬时相位误差限幅器，瞬时相位误差限幅器的输出端连接相位误差累积值限幅器，相位误差累积值限幅器的输出端连接环路滤波器，环路滤波器的输出端连接压控振荡器，压控振荡器的输出端反馈输入至鉴相器；

第二步，瞬时相位误差限幅

将输入信号u_i(t)送入鉴相器进行鉴相，鉴相器输出的相位误差送入瞬时相位误差限幅器进行限幅处理；

假设鉴相器的鉴相区间为[-Φ,Φ]，当t时刻鉴相器输出的相位误差为u_ai(t)时，对其进行瞬时相位误差限幅处理后的输出u_ao(t)为：

上式中K₁表示瞬时相位误差限幅器的限幅系数；

第三步，相位误差累积值限幅

以瞬时相位误差限幅器的输出结果u_ao(t)作为相位误差累积值限幅器的输入u_bi(t)，则相位误差累积值限幅器的输出u_bo(t)为：

其中，T_L和K₂分别为相位误差累积值限幅器的积分时间和限幅系数；

第四步，确定系数K₁、K₂和T_L

定义平均周跳时间T为环路载波相位误差累计值等于2φ时环路所需的平均运行时间，平均周跳概率P为平均周跳时间T的倒数。对限幅器参数K₁∈[1,2]、K₂∈[0,1]、T_L∈[1,20]进行遍历(这里的参数取值仅保留小数点后一位)，获得在不同参数K₁、K₂和T_L组合条件下的载波跟踪环路平均周跳时间，并取满足平均周跳时间最大时，对应的限幅器系数为本方法中K₁、K₂和T_L的取值。

本发明的有益效果是：通过对瞬时相位误差和相位误差累积值进行限幅，使得载波环路跟踪环路发生周跳的概率可以有效降低。此外，在本发明的整个实施过程都只是涉及一些简单的算术运算，不涉及求逆、特征分解等复杂运算，因此本发明实现简单，运算量小，对噪声不敏感，并且实施起来也非常方便，可直接用于传统的载波跟踪环路。

附图说明

图1是发明所提供的基于相位误差限幅的载波相位周跳抑制方法的流程图

图2是载波环相位整周跳变示意图

图3是限制相位误差幅度示意图