[发明专利]一种高耦合GNSS接收机跟踪环路系统

权利要求书

1.一种高耦合GNSS接收机跟踪环路系统，其特征在于，包括相关器、码鉴相器、载波相位鉴相器、第一比例增益、第一求和器、第二比例增益、第一积分器、第三比例增益、第二求和器、第二积分器、第四比例增益、第五比例增益、第三求和器、第六比例增益、第三积分器、载波NCO、第四积分器和码NCO，其中，

相关器，用于将卫星接收信号与本地载波、本地伪随机码进行相关后输出同向支路相关积分值I和正交支路相关支路积分值Q，超前同向支路相关积分值I_E，超前正交支路相关支路积分值Q_E，滞后同向支路相关积分值I_L，滞后正交支路相关支路积分值Q_L；其中，I_E,I_L,Q_E,Q_L输入至码鉴相器，I,Q输入至载波相位鉴相器；

码鉴相器，用于对I_E,I_L,Q_E,Q_L进行计算输出码相位误差Δτ至第一比例增益；

第一比例增益，用于对Δτ乘以第一比例系数K₀后输出K₀·Δτ至第一求和器；

载波相位鉴相器，用于对I,Q进行Δθ＝tan^-1(Q/I)计算后输出载波相位差Δθ至第二比例增益、第三比例增益、第五比例增益；

第二比例增益，用于对Δθ乘以第二比例系数K₃后输出K₃·Δθ至第一积分器；

第一积分器，用于对K₃·Δθ进行积分操作后输出积分值至第二求和器；

第三比例增益，用于对Δθ乘以第三比例系数K₂后输出K₂·Δθ至第二求和器；

第二求和器，用于对接收的积分值和K₂·Δθ进行求和后输出和至第二积分器；

第二积分器，用于对接收的和进行积分运算得到载波频率误差Δf_carrier，输出载波频率误差Δf_carrier至第四比例增益、第六比例增益、载波NCO；

第五比例增益，用于对Δθ乘以第五比例系数K₁后输出K₁·Δθ至第三求和器；

第六比例增益，用于对载波频率误差Δf_carrier乘以第六增益系数2π后输出2π·Δf_carrier至第三求和器；

第三求和器，用于对接收的K₁·Δθ和2π·Δf_carrier求和后输出K₁·Δθ+2π·Δf_carrier至第三积分器；

第三积分器，用于对K₁·Δθ+2π·Δf_carrier进行积分后输出相位误差估测值Δθ₀至载波NCO；

载波NCO，用于对计算出的Δθ₀、载波频率误差Δf_carrier同时进行载波相位和载波频率更新，输出本地载波至相关器，其中码/载波NCO更新方式为频率/相位双驱动模式；

第四比例增益，用于对载波频率误差Δf_carrier乘以第四比例系数β后输出码频率误差估计Δf_code至第一求和器、码NCO；

第一求和器，用于对接收的K₀·Δτ和Δf_code相加求和后输出K₀·Δτ+Δf_code至第四积分器；

第四积分器，用于对K₀·Δτ+Δf_code进行积分处理后输出码相位误差估计Δτ₀至码NCO；

码NCO，用于对接收的Δτ₀和Δf_code进行了相位与频率更新后输出本地伪随机码信号至相关器，其中，码/载波NCO更新方式为频率/相位双驱动模式；

第一比例增益、第五比例增益、第三比例增益、第二比例增益配置分为两个过程：过渡过程和稳定过程，在载波频率误差初始误差大于跟踪环路预设差值情况下采用LUT查询法来完成K₀、K₁、K₂、K₃配置；等跟踪环路过渡到稳态过程，K₀、K₁、K₂、K₃选择如下公式进行配置；

其中Q₁，Q₂，Q₃，Q₄分别为状态量码相位，载波相位，载波频率，载波频率变化率的误差协方差，R₁，R₂分别为观测量码相位与载波相位的误差协方差，q、p、E_s均为中间变量；

R₁，R₂计算公式为：

其中，T为环路周期，d_o为延迟码与超前码之间的码片距离，为信噪比；R₁ R₂的值随信噪比的更新而更新，从而达到自适应控制；β为单位cycle转为单位chip的比例系数；

Q₁＝10^-10，Q₂＝10^-4，Q₃＝10^-2，Q₄＝1；

其中，I为当前同向支路相关积分值，Q为当前正交支路相关支路积分值，下标E表示超前，L表示滞后，I_E为超前同向支路相关积分值，Q_E为超前正交支路相关支路积分值，I_L为滞后同向支路相关积分值，Q_L为滞后正交支路相关支路积分值；

码相位误差估计Δτ₀、码频率误差估计Δf_code同时用于更新码NCO；载波相位Δθ₀与载波频率误差Δf_carrier同时用于更新载波NCO；

在稳态过程中，状态量的误差协方差配置如下，Q₁＝10^-10，Q₂ Q₃的设置取决于接收机时钟模型中的Allan方差h参数，对于VCTCXO振荡器，配置Q₂＝10^-4,Q₃＝10^-2，Q₄取决于终端动态应力情况，取值范围在0到10³，低动态下取Q₄＝1；

载波频率误差、载波相位误差、码相位误差、码频率误差四个参数对码NCO、载波NCO分别进行更新，在NCO更新过程中，对频率及相位同时更新。