[发明专利]基于FFT卫星信号搜索和跟踪环路的卫星信号跟踪方法

说明书

本发明涉及一种基于FFT卫星信号搜索和跟踪环路的卫星信号跟踪方法，包括以下步骤：1)获得B1C信号本地复现测距码；2)采用更长相干时间的FFT卫星信号搜索方法完成对B1C信号的捕获；3)对卫星信号通过由载波跟踪环路和码跟踪环路组成的跟踪环路将载波频差和测距码码片误差剥离，获取跟踪结果。与现有技术相比，本发明具有防止误捕、缩短跟踪时间、适用于微弱信号等优点。

技术领域

本发明涉及卫星导航数据处理领域，尤其是涉及一种基于FFT卫星信号搜索和跟踪环路的卫星信号跟踪方法。

背景技术

近年来全球卫星导航系统正处于高速发展的阶段，我国的北斗卫星导航系统(简称“北斗系统”)作为全球卫星导航系统供应商之一，也正按照“三步走”的发展战略稳步推进建设。为了达到全球覆盖以更好地服务我国乃至全球用户的需求，我国正在研发并组建北斗三号系统。到2020年左右，北斗三号系统将形成由3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星和24颗中圆地球轨道卫星，共30颗组网卫星构成的星座，向全球用户提供开放、免费、高质量的定位、导航、授时、短报文、搜救等服务。

北斗三号卫星增加了性能更优的互操作信号，特别是在B1C信号中改变了测距码的生成方式以及信号调制方式从而在与GPS公用频段下依然能独立使用。特别是B1C信号采用了BOC调制，使得针对北斗三号卫星信号的跟踪方法与北斗二号大为不同。针对BOC调制的跟踪方法，国内外的研究成果积累主要体现在伽利略卫星方面。在目前的研究中，文献1“伽利略E1信号采集与分析研究”(吴中杰.上海交通大学,2009.)分析了BOC调制的特性并用常规跟踪环路跟踪真实伽利略E1信号，发现尽管导航电文数据存在且没有严重失锁但跟踪效果不理想呈现出面状而不是线状的跟踪值。因此提出改进的跟踪环算法即超超前和超滞后跟踪环，通过增加判据，提高跟踪性能。文献2“一种用于BOC(10,5)信号单边带BPSK-like捕获算法”(王晓君，路明洋，李仁浩.信息与电脑，2017(12):86-88.)将BOC的2个频率边带进行滤波合成后形成一个与二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)信号的自相关函数形状相同的单峰相关函数再使用以往针对BPSK调制的跟踪方法进行跟踪。

根据各类研究成果，已有多种涉及BOC调制的跟踪方法申请专利。如专利1“一种GNSS卫星导航信号的无模糊跟踪方法”(赵亮，翟建勇.CN10376057A[P].2014.)对接收的BOC信号和本地BOC信号加以改造,使二者逼近无子载波调制的BPSK调制信号,以较低的复杂度得到和BPSK调制信号一样具有单峰的相关函数,从而消除后续捕获过程和跟踪环路的模糊性,实现信号无模糊跟踪的目的；专利2“一种基于扩维SRUKF的高动态BOC扩频信号载波跟踪方法”(张天骐，张亚娟，张刚，徐昕.CN104483683A[P].2015.)将捕获到的BOC信号经过相位旋转和积分清零得到同相支路和正交支路两路信号,其次对两路信号进行叉积点积鉴频运算,然后根据得到的运算结果,建立扩维SRUKF模型,并以此来估计信号载波频率及其导数,最后根据得到的估计结果调整本地NCO。

然而，现有的针对BOC调制信号或微弱信号的跟踪方法存在以下不足：

文献1提出的方法硬件实现简单，在锁定主峰的情况下，能充分利用BOC自相关函数主峰较窄的优势来提高跟踪精度。但当误锁发生时，由于其判据较多，逻辑判断过程较慢，故其恢复时间很长。文献2和专利1提出的方法使BOC自相关函数的窄主峰特性被破坏，丧失了BOC信号在高精度跟踪方面的优势。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于FFT卫星信号搜索和跟踪环路的卫星信号跟踪方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于FFT卫星信号搜索和跟踪环路的卫星信号跟踪方法，用以实现微弱信号及BOC调制卫星信号的跟踪，包括以下步骤：

1)获得B1C信号本地复现测距码；