[发明专利]高动态低信噪比下卫星信号的跟踪环路、方法及接收机

说明书

本发明提供一种高动态低信噪比下的卫星信号跟踪方法，包含步骤：S1、捕获卫星信号，提取信息馈入载波NCO、扩频码NCO；S2、根据卫星信号的载噪比判断跟踪是否成功，若成功进入S3，否则进入S1；S3、根据载波NCO、扩频码NCO的输出生成同相信号与正交信号；S4、相干累积同相信号、正交信号，生成三路同相累积信号和三路正交累积信号，同步同相累积信号，若成功进入S5；否则进入S6；S5、根据卫星类型改变对同相信号、正交信号的累积时长及累积方式；S6、计算得到载波NCO修正量、扩频码NCO修正量，更新载波NCO、扩频码NCO，调整载波NCO更新单元的环路带宽及增益，更新接收的卫星信号，进入S2。

技术领域

本发明涉及通信与导航技术领域，特别涉及高动态低信噪比下卫星信号的跟踪环路、方法及接收机。

背景技术

随着导航技术的应用场景的扩展，高动态、低信噪比的条件下也需要导航接收机提供稳定的定位服务，而定位的前提是提供稳定的跟踪环路。目前国内主流的导航接收机是基于GPS系统与北斗系统，考虑到目前的中美局势，GPS系统的可靠性得不到保证，因此，针对北斗系统的研究也变得越来越多。北斗系统内存在两种轨道卫星，即GEO卫星与MEO卫星。这两种卫星的数据速率不一致，因此需要分别处理。

对现有技术进行了国内外数据库检索，授权专利“一种低信噪比条件下卫星导航接收机的高动态适应方法”(201610774564.X)，公开于2017年，给出了利用锁相环鉴相值与信噪比作为阈值，进行锁相环与锁频环切换以适应高动态低信噪比的方法，该方法切换方式单一；授权专利“一种低信噪比高动态环境下载波同步的方法”(201410033203.0)，公开于2014年，给出了利用FFT与频率估计的方法以适应高动态低信噪比的方法，该方法涉及FFT，计算量大；授权专利“高动态卫星导航接收机环路跟踪器及其跟踪方法”(201610321833.7)，公开于2016年，给出了根据锁定指示，依据查找表对锁频环、锁相环及锁频环权值与锁相环权值进行更改的方法，该方法环路调整过于频繁，增加了环路切换时的失锁风险；授权专利“GPS信号跟踪方法、跟踪通道环路及其调整方法”(200910194747)，公开于2011年，给出了通过相干积累和非相干积累积算增加了积分时间，提高了信号处理增益以应用于弱信号条件下，该方法未对动态性能进行阐述。论文“一种高动态与低信噪比条件下的载波同步方法”，发表于2014年7月《电子设计工程》，论文中利用分段FFT辅助载波环提升性能，该方法涉及FFT，计算量大；论文“极低信噪比高动态信号的载波跟踪锁频环鉴别器”，发表于2009年3月《北京理工大学学报》，论文中阐述了FFT与点积叉积鉴频相结合的鉴频方式，该方法涉及FFT交互，计算复杂；论文“低信噪比高动态下基于卡尔曼滤波的码辅助载波同步算法”，发表于2017年10月《通信技术》，论文中利用卡尔曼滤波算法对载波跟踪进行辅助，卡尔曼滤波计算涉及矩阵运算的转置与取逆，资源消耗大。

发明内容

本发明的目的是提供一种高动态低信噪比下卫星信号的跟踪环路、方法及接收机，通过本发明仅需一次积分时长切换，一个环路带宽与增益切换门限，就可以实现低信噪比高动态环境下的稳定跟踪。

为了达到上述目的，本发明提供一种高动态低信噪比下的卫星信号跟踪环路，包含：

卫星信号捕获单元，用于捕获卫星信号，并判断卫星类型，获取卫星信号的载波多普勒、扩频码相位、扩频码多普勒；

载波NCO，信号连接所述卫星信号捕获单元，根据所述载波多普勒生成同相载波和正交载波，并正交下变频所述同相载波、正交载波生成第一同相信号、第一正交信号；

扩频码NCO，信号连接所述卫星信号捕获单元、载波NCO，根据所述扩频码相位、扩频码多普勒生成具有固定相位差的三路扩频码信号；并通过所述三路扩频码信号解扩所述第一同相信号、第一正交信号，生成第二同相信号、第二正交信号；

累积单元，其信号连接扩频码NCO，根据卫星类型按照设定的累积时长、累积方式，对所述第二同相信号、第二正交信号进行累积，生成三路同相累积信号、三路正交累积信号；