[发明专利]一种多分集卫星导航接收机跟踪环路方法及装置

权利要求书

1.一种多分集卫星导航接收机跟踪环路装置，其特征在于，所述多分集卫星导航接收机跟踪环路装置包括：导航信号接收模块、导航信号捕捉模块、多分集跟踪通道模块和导航定位解算模块；

所述导航信号接收模块设有多路接收天线及各路接收天线分别对应的射频通道、模拟数字转换器，多路接收天线安装于载体不同位置处；所述导航信号接收模块将各路接收天线接收到的信号转换为数字中频信号后输出至导航信号捕获模块和多分集跟踪通道模块；所述多分集跟踪通道模块包括多个分集跟踪通道和累加值判断与选择模块，每个分集跟踪通道对应一路接收天线，每个分集跟踪通道中设有本地伪码生成器和载波生成器，以完成各路信号的自身累加操作得到单路累加值，各个分集跟踪通道将各自对应信号的单路累加值传输至累加值判断与选择模块；

所述导航信号捕获模块完成信号捕捉后输出载波多普勒和伪码相位信息，并输出至对应通道号的分集跟踪通道以完成与本地伪码生成器和载波生成器的相关累加操作，同时启动累加值判断与选择模块；累加值判断与选择模块根据各个分集跟踪通道的单路累加值确定跟踪模式，并对各路分集跟踪通道进行补偿与反馈控制，完成多分集接收信号环路跟踪处理，得到伪码和载波测量量并输出给导航定位解算模块；所述导航定位解算模块根据多分集跟踪通道模块提供的伪码和载波测量量计算得到载体的导航信息；所述累加值判断与选择模块具有三种工作模式，分别为直通模式、联合跟踪模式和天线切换模式；

所述累加值判断与选择模块工作在直通模式下时，将分集跟踪通道模块中天线i的中频信号对应的累加量反馈给天线i的中频信号对应的伪码鉴别器和载波鉴别器，直至分集接收天线信号的稳定跟踪，天线i表示任意一路接收天线；

所述累加值判断与选择模块工作在联合跟踪模式下时，通过判断各路分集跟踪通道对应的累加值能量大小，确定当前最接近信号入射方向的接收天线，并将该接收天线中频信号累加值以及对应的本地伪码生成器和载波生成器参数和状态，反馈给其他各路分集跟踪通道中的本地伪码生成器和载波生成器，使各路分集跟踪通道的跟踪状态保持一致；同时，根据分集跟踪通道中最大累加值所在通道的对应天线的变化方向，识别载体旋转方向；通过统计每次最大累加值切换通道的时间间隔，计算出载体旋转速度，根据载体旋转速度和分集天线安装位置求取当前时刻载体转角位置；

识别出载体旋转方向及旋转速度后，累加值判断与选择模块立刻进入天线切换模式，通过补偿分集跟踪通道间的载波多普勒频移，保证各路分集接收天线间旋转切换后仍能稳定跟踪导航信号，不发生测量量中断。

2.根据权利要求1所述的多分集卫星导航接收机跟踪环路装置，其特征在于，所述分集跟踪通道中本地伪码生成器根据当前所跟踪接收天线信号硬件延迟大小，在生成伪码时进行延迟量补偿。

3.根据权利要求2所述的多分集卫星导航接收机跟踪环路装置，其特征在于，所述累加值判断与选择模块工作在天线切换模式下时，设切换前对应的天线为天线N，切换后对应的天线为天线N+1，则切换前，所有分集跟踪通道接受通道N的本地伪码生成器和载波生成器参数，并以通道N为自旋载波多普勒频移基准；而切换后，通道N+1对应的累加值直接反馈给自身对应的分集跟踪通道的本地伪码鉴别器和载波鉴别器，不再采用通道N的本地伪码生成器和载波生成器参数，自旋载波多普勒频移基准也随即切换为通道N+1，并将新的伪码生成器、载波生成器参数以及自旋载波多普勒频移补偿量反馈给其他所有分集跟踪通道。

4.根据权利要求3所述的多分集卫星导航接收机跟踪环路装置，其特征在于，当所述载体为自旋导弹时，设自旋导弹的自旋转速为n，自旋导弹的半径为r，导航卫星信号入射方向与导弹天线平面夹角为α，与天线相位中心与弹体质心连线夹角为β，则t时刻自旋切向速度v(t)为：

v(t)＝2πnr·sin(2πnt-β)cos(α)

t时刻自旋引起的载波多普勒频移Δf_d(t)为

Δf_d(t)＝2πnr·sin(2πnt-β)cos(α)·f_c/c

其中，f_c为GNSS信号载波频率，c为真空中光速，下标d表示此为多普勒频率。