[发明专利]GNSS接收机的载波频率快速搜索方法及系统

说明书

本发明公开了一种GNSS接收机的载波频率快速搜索方法，当用于GNSS接收机启动时，包括步骤：计算可见卫星当前时刻的理论多普勒频率；根据本地时钟的频率偏差特性，计算本地时钟频率偏差对GNSS接收机下变频和采样所造成的载波频率偏差范围；根据理论多普勒频率和载波频率偏差范围，计算可见卫星的实际多普勒频率范围；在实际多普勒频率范围内进行载波频率搜索。当用于GNSS接收机的运行过程中，可跳过捕获过程，直接进行载波跟踪。本发明可在GNSS接收机内部实现，无需增加额外设备，仅利用GNSS接收机的辅助信息，即可大大加快载波频率搜索速度，减少捕获时间。

技术领域

本发明属于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)技术领域，特别涉及一种GNSS接收机的载波频率快速搜索方法及系统。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)是一种星基无线电定位系统，主要包括美国的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、中国的北斗(BDS)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)，以及欧洲的伽利略(Galileo)四大系统。目前，GNSS在测绘、导航和授时都发挥了很关键的作用。在授时领域，利用GNSS接收机进行授时具有精度高、成本低和稳定等特点，授时接收机将在授时领域得到越来越广泛的运用。

传统的GNSS接收机在启动时需要对卫星信号进行捕获，卫星信号的捕获的实质是对载波频率和码相位的二维搜索。目前常用的捕获方法包括：1)线性搜索：该方法分别在载波频率和码相位两个维度进行搜索，占用资源多，耗时长。2)并行码相位搜索：利用傅里叶变换实现对码相位的并行搜索，减小了运算量，但仍需搜索所有的频带。因为载波频率的搜索范围一般在±5000Hz，搜索步进一般在500Hz左右，信号较弱时搜索需要更小的步进，所以最少需进行21次的载波频率搜索。搜索完全部的频带耗时较长，直接导致传统的GNSS接收机在启动时需要较长的时间，传统GNSS接收机在冷启动时一般需要超过40s才能完成首次定位。

GNSS接收机在运行过程中，经常会遇到有新卫星升起时，为保持一直有充足的可见卫星用来定位，需要捕获新的可见卫星。当有卫星因为电离层闪烁或者遮挡失锁时，也需要重新捕获。传统的GNSS接收机一般需要2s左右的时间来完成捕获一颗卫星，并且额外占用了一些资源。若能减少卫星捕获过程中任意一维的搜索范围，都将加快捕获速度。

发明内容

针对传统GNSS接收机启动时捕获慢，以及运行过程中重捕慢的不足，本发明提供了一种GNSS接收机的载波频率快速搜索方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一、GNSS接收机的载波频率快速搜索方法，用于GNSS接收机启动时，包括：

S1计算可见卫星当前时刻的理论多普勒频率；

S2根据本地时钟的频率偏差特性，计算本地时钟频率偏差对GNSS接收机下变频和采样所造成的载波频率偏差范围，将载波频率偏差范围作为可见卫星的理论多普勒频率与实际多普勒频率的偏差范围；

S3根据步骤1所得理论多普勒频率和步骤2所得载波频率偏差范围，计算可见卫星的实际多普勒频率范围；

S4在实际多普勒频率范围内进行载波频率搜索。

本技术方案中，在实际多普勒频率范围内搜索载波频率，减小了载波频率搜索范围，从而可加快载波频率的搜索速度。

进一步的，步骤1进一步包括：

1.1从本地或外部获取实时的卫星星历或卫星历书，读取本地天线相位中心坐标以及本地时间，计算有哪些可见卫星及可见卫星的位置、速度；

1.2根据可见卫星的位置和速度，结合本地天线相位中心坐标，计算可见卫星的速度在GNSS接收机视距方向的投影量，根据该投影量计算可见卫星的理论多普勒频率。