[发明专利]一种卫星导航中频信号载波跟踪装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及锁相环PLL、导航基带信号处理技术领域中的一种卫星导航信号载波跟踪装置及方法。本发明可用于对卫星导航中频信号，进行载波的频率和相位的跟踪。

背景技术

卫星导航信号的载波跟踪是导航基带信号处理领域中的技术。目前有成熟的技术来对卫星导航信号的中频信号进行载波跟踪。而对于弱信号、高动态环境下的载波跟踪情况，仍然尚有很多不足。

四川九洲电器集团有限责任公司在其申请的专利文献“一种接收机高动态环境下自适应跟踪方法”(申请号：201410433179.X，申请日：2014.08.28，授权号：CN104215981B，授权日：2017.03.15)中提出了一种适用于高动态环境下的卫星导航载波跟踪方法。该方法通过实时检测接收机跟踪信号的动态特性和信噪特性来调整跟踪环路中锁频环、锁相环，使其环路滤波器的带宽保持最优值；同时还调整锁频换辅助锁相环的系数，提高跟踪环路在高动态环境下的稳定性。该方法虽然能较好地解决接收机在高动态环境下跟踪误差大、发生失锁概率大的问题，但是，该方法仍然存在的不足之处是，鉴相差信号由于噪声的影响，在估计载体动态特性时不够精确，导致载波跟踪的结果存在抖动现象。

安凯微电子技术有限公司在其申请的专利文献“一种GPS卫星信号载波环跟踪方法和装置”(申请号：201310314328.6，申请日：2013.07.24，申请公布号：CN 104345323 A)中提出了一种可以动态调整载波环工作模式的卫星信号载波跟踪方法及装置。该装置主要包括获取模块、锁频换辅助锁相环模块、卡尔曼滤波结合锁频换辅助锁相环模块，获取模块用于获取信号的载噪比；锁频换辅助锁相环模块用于当所述卫星信号的载噪比大于或者等于第一阈值时，载波环采用锁频换辅助锁相环算法对所述卫星信号进行跟踪；卡尔曼滤波结合锁频换辅助锁相环模块用于当所述卫星信号的载噪比小于第一阈值时，载波环采用卡尔曼滤波算法结合锁频换辅助锁相环算法对信号进行跟踪。该装置存在的不足之处是，包含有不同的载波工作模式，硬件资源开销大。该方法的实施步骤是：第一、获取卫星信号的载噪比；第二、当所述卫星信号的载噪比大于或者等于第一阈值时，载波环采用锁频环辅助锁相环的算法对所述卫星信号进行跟踪；第三、当所述卫星信号的载噪比小于第一阈值时，载波环采用卡尔曼滤波算法结合锁频环辅助锁相环的算法对卫星信号进行跟踪。该方法虽然提高了跟踪的灵敏度和动态性，但是仍然存在的不足之处是，没有解决噪声带宽设置的矛盾问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种卫星导航信号载波跟踪装置及方法，以解决在对卫星导航信号进行载波跟踪的现有技术中，如何更好地根据卫星信号的动态特性调整载波环的噪声带宽，并且在动态应力较大时，不能精确地对中频信号进行载波跟踪，跟踪的载波结果存在抖动现象，噪声带宽设置矛盾的问题。

实现本发明目的的具体思路是：首先根据卫星中频信号和本地载波复制信号解调生成同相支路信号和正交支路信号，然后对同相支路信号和正交支路信号进行积分清洗，对清洗后的同相支路信号和正交支路信号进行鉴相，将鉴相后的鉴相差信号进行小波降噪，利用降噪后的鉴相差信号估计中频信号的动态特性，接下来计算最佳噪声带宽，接着利用环路滤波器对降噪后的鉴相差信号滤除高频部分和噪音，最后利用滤波后的鉴相差信号重新生成本地载波复制信号，达到对中频信号载波的跟踪。

实现本发明目的的装置包括载波数控振荡器模块、解调模块、积分清洗模块、载波相位鉴别器模块、环路滤波器模块、环路判定模块；所述的载波数控振荡器模块的输出端和当前所接收的剥离伪码的卫星中频信号均与解调模块的输入端相连，解调模块的输出端和积分清洗模块的输入端相连，积分清洗模块的输出端与载波相位鉴别器模块的输入端相连，载波相位鉴别器模块的输出端与环路滤波器模块的输入端相连，环路滤波器模块的输出端与载波数控振荡器模块的输入端相连，环路判定模块的输出端与解调模块的输入端相连，其特征在于，还包括小波降噪模块、信号动态监测模块、环路带宽设置模块，载波相位鉴别器模块的输出端与小波降噪模块的输入端相连，小波降噪模块的输出端均与信号动态监测模块的输入端和环路滤波器模块的输入端相连，信号动态监测模块的输出端与环路带宽设置模块的输入端相连，环路带宽设置模块的输出端与环路滤波器模块的输入端相连；其中，

所述的载波数控振荡器模块，分别用于由数控振荡器的初始化参数生成本地载波复制信号和用于将滤波后的鉴相差信号作为反馈量，重新生成本地载波复制信号；