[发明专利]计算用于解析副载波跟踪模糊度的非模糊鉴别器的GNSS接收器

说明书

一种用于跟踪GNSS定位信号的接收器以及相关联的过程，所述GNSS定位信号包括经副载波和扩频码调制的载波，所述接收器包括：‑至少一个跟踪环路，其被配置为根据所述GNSS定位信号来计算第一伪距，‑第一鉴别电路(521)，其被配置为根据所述GNSS定位信号的所述副载波和所述扩频码来计算模糊鉴别器值，‑计算电路(522)，其被配置为计算表示所述跟踪环路的跟踪误差的值，‑第二鉴别电路(530)，其被配置为选择所述模糊鉴别器值和由所述计算电路所计算的所述值中的一个，并且生成第一非模糊鉴别器值，所述第一非模糊鉴别器值的幅值基于所选择的值的幅值，并且所述第一非模糊鉴别器值的符号是由所述计算电路所计算的所述值的符号。

技术领域

本发明适用于卫星导航领域。更具体而言，本发明允许接收器计算非模糊鉴别器值，以用于跟踪具有多个自相关峰的GNSS定位信号。

背景技术

存在已经被全面部署多年的两个全球导航卫星系统(GNSS)(美国的全球定位系统，俄国的GLONASS)，以及正在部署中的另外两个全球导航卫星系统(中国的北斗导航卫星系统以及欧洲的伽利略系统)。这些系统依赖于相同的原理：从环绕非对地静止轨道运行的多个卫星广播微波无线电信号；该信号携带PRN(伪随机噪声)代码，该PRN代码与被配置为接收广播信号的接收器中的本地副本相关；当接收器能够从卫星获取并跟踪信号时，其处理能力使用相关处理对代码信号进行解调，并且计算伪距，伪距是在接收器与卫星之间的距离。结合从其它卫星(通常为三个卫星)获取的伪距而使用这个伪距来确定位置、速度和时间(PVT)。

由卫星发送的一些无线电导航信号公知为BOC信号(二进制偏移载波调制)，其中载波首先被PRN代码调制并且然后被副载波调制。得到的信号具有谱，该谱具有位于载波频率的任一侧上的两个主波瓣，因此允许与使用相同载波频率的其它信号共存。BOC信号被称为BOC(m,n)，其中代码信号的码片速率是n*1.023Mcps(兆码片每秒)，并且副载波频率是m*1.023MHz。这些信号而不是传统的BPSK调制信号被选择用于GNSS定位，因为这些信号显示了较好的精度。伽利略和北斗使用了BOC信号的不同变型，并且GPS 3系统将使用BOC信号的不同变型。

已经证明，与对BPSK信号的跟踪相比，对BOC信号的跟踪提供了更精确且鲁棒的定位信息，主要归功于自相关函数峰的较为尖锐的斜率以及其较大的带宽。然而，与BPSK信号不同的是，BOC信号自相关函数显示了与主峰竞争的多个侧峰，并且显示了与主峰的幅值相当的幅值。

在存在诸如噪声或干涉之类的误差源的情况下，对BOC信号的跟踪可能导致BOC互相关函数的侧峰中的一个侧峰上的同步。因此，跟踪环路可以得以被锁定在正确的位置(在互相关的主峰上)，或者被锁定在错误的位置(在互相关的侧峰上)，这产生了可以高于9.7m(BOC(15,2.5)的情况)的测距误差。

由于在信号传播期间出现的环境反射，定位信号也可以被多路径影响。尤其是当在城市环境或室内环境下运行时，存在这些多路径反射。对多路径信号的接收在复合信号的复合互相关函数中产生了伪影，多路径峰从原始峰移位了与主路径和多路径之间的延迟相对应的距离。

多种现有技术都在处理使BOC信号的主峰上的跟踪同步的问题，但是这些技术并未充分考虑在多路径环境下的传播。

在这些技术中，在欧洲专利EP 2 382 484B1中描述的双鉴别器技术涉及基于BOC信号的扩频码和副载波分量的两个鉴别器的并行计算。第一鉴别器计算(被称为非模糊鉴别器计算)导致对跟踪位置的非模糊确定，与第二鉴别器计算不同，第二鉴别器计算是模糊的。然而，相比于第一鉴别器计算，第二鉴别器计算更加精确并且对噪声和多路径反射较为不敏感。在双鉴别器技术中，选择单元被配置为将第一鉴别器的值与阈值进行比较，并且取决于这个比较的结果来选择在跟踪环路中使用的鉴别器值。如果这个技术公知为在高斯传播环境下非常准确，那么当传播环境显示出多路径反射时性能下降。此下降的主要原因来自多路径反射尤其影响非模糊鉴别器的形状的事实。因此，这个鉴别器值与阈值的比较显示了相当大数量的虚假警报和非检测。