[发明专利]一种卫星导航设备的零值信号自闭环处理方法

说明书

本发明提出了一种卫星导航设备的零值信号自闭环处理方法：在导航设备的FPGA中生成零值发射伪码，缓存到FPGA自带的存储器RAM中；对零值发射伪码进行射频调制得到零值射频信号，与从天线接收到的射频信号进行信号耦合；利用从所述RAM中回读的零值接收伪码对所述零值发射伪码进行捕获跟踪，测量出零值时延。本发明先缓存零值发射伪码，再通过从RAM中回读的方式得到零值接收伪码，这样就省去一个专门用于复制接收伪码的码模块，同时零值射频信号与设备接收的卫星信号共用同一个射频通道，不仅节省了逻辑资源，还避免了因发射伪码异常使零值捕获跟踪失败的问题，提高了抗干扰的能力。

技术领域

本发明属于卫星导航信号处理领域，具体涉及一种卫星导航设备的零值自闭环处理方法。

背景技术

对于卫星导航设备，精密测距是最基本的功能之一，星地伪距测量值扣除设备收发电路本身的通道零值时延，才能得到星地之间的真实距离。设备通道零值时延的测量精度将直接影响星地之间的测距精度。对于一台固定的设备，其通道零值时延是相对稳定不变的，然而设备内部器件损坏或老化、或环境温度变化都会引起零值时延的变化，所以对零值时延的实时精确测量很有必要。

传统的通道时延测量方法比如高速示波器法，无法保证实时性，且只适用于地面通道时延标定；基于标准时间测量法、微波开关法虽适用于卫星通道时延标定，但复杂度较高，且实时性也较差。还有一些基于伪码相关测距原理的卫星通道时延标定方法，可以实现实时在轨的高精度测量，通过捕获跟踪获得伪码测距值即通道零值时延。捕获跟踪的关键在于复制出与接收信号的相位或频率严格一致的本地载波和本地伪码信号，目前的做法均是在卫星导航设备中利用零值发射码模块生成零值发射伪码，利用另一个码模块即零值接收码模块复制出相应的载波和伪码信号。而对于卫星导航设备，多一个模块，受单粒子影响的风险就会增大一些，信号接收异常的可能性就会增大，设备的抗干扰能力变差。若其中一个码模块受到单粒子的影响，则生成的信号异常，与另一个码模块生成的信号进行相关运算时就无法获取最大相关峰，信号捕获跟踪失败，就无法获得伪距测量值即通道零值时延获取失败。且有些基于伪码相关测距原理的测量方法需要建立3条闭环回路，结构较为复杂。

发明内容

本发明针对目前卫星导航设备的零值时延测量方法抗干扰能力差，结构复杂的问题，研究实现了一种卫星导航设备零值信号自闭环处理的方法，该方法是在卫星导航设备的同一片FPGA芯片中，零值发射伪码与零值接收伪码的生成只用到一个码模块，即利用一个零值码模块生成零值发射伪码，经过L调制器调制成零值射频信号发射出去，同时将零值发射伪码缓存到存储器中，零值接收伪码就是从存储器中回读得到的，这样与零值发射信号做相关时就不需要利用另一个码模块来复制生成零值接收伪码了。既然零值接收伪码就是由零值发射伪码缓存回读的伪码，二者一致，就是两个相同序列的伪码，即使零值码模块受到单粒子打翻，生成的零值发射伪码出现异常，某一比特位或多比特位被翻转，那么缓存回读的零值接收伪码也会出现同样的异常现象，即相同比特位被打翻，所以零值发射伪码和零值接收伪码的序列仍然保持一致，二者做相关时可以找到最大相关峰，确保捕获跟踪的可靠性，提高卫星导航设备抗单粒子的能力，并且还保证了零值自闭环回路的正常，确保了零值时延测量的实时性，实现了对射频通道的可靠监测。由于省去一个专门用于复制伪码的码模块，因此不仅节省了逻辑资源，还避免了因发射伪码异常使零值跟踪失败，从而失去对射频通道的监测功能、使抗干扰能力变差的问题。同时该方法中，零值射频信号与设备接收的卫星信号共用同一个射频通道，所以通过监测零值时延可以获知射频通道的状态。该方法不仅节省了逻辑资源，提高了抗干扰能力，提高了可靠性，而且结构简单，易于综合实现。

本发明的卫星导航设备的零值自闭环处理方法，包括以下步骤：

S1. 信号调制

S11. 在导航设备的FPGA中利用零值发射码模块生成零值发射伪码，将其输出给调制器；并将所述零值发射伪码缓存到FPGA自带的存储器RAM中；

S12. 调制器对所述零值发射伪码进行射频调制，生成零值射频信号，发送给耦合器；