[发明专利]数字码相位的分辨率误差平滑方法及卫星导航接收机

说明书

本发明公开了一种数字码相位的分辨率误差平滑方法及卫星导航接收机，通过构建伪码相位跟踪环路，对导航接收机中码相位估计的机理进行剖析。改进传统的码相位控制单元，在本地码相位增加相位周期抖动。针对不同的实现方式，设计三种相位周期抖动样式。根据数字相关器码相位分辨率和相干积分时间约束，设计相位周期抖动的幅度和周期。可在不明显增加计算量的条件下显著提高数字码相位的估计精度。

技术领域

本发明涉及卫星导航信号处理领域，具体的涉及一种数字码相位的分辨率误差平滑方法及卫星导航接收机。

背景技术

在卫星导航接收机中，码相位是一种重要的时延观测量，用以支撑接收机的定位和授时等功能。对于全数字卫星导航接收机，基带信号的采样时钟对码相位估计精度有着显著影响。当采样时钟等于整数倍扩频码速率时，信号码相位将被重复采样，对应采样点的码相位遍历性不足，导致数字码相位估计产生严重的分辨率误差。

通过增加基带信号的采样时钟，或者设计与扩频码速率不成比例关系的非等量采样频率，都可以有效提高数字码相位估计的分辨率。然而，数字基带信号的采样时钟与接收机的硬件资源密切相关，在硬件资源受到约束的条件下，不一定能提高采样时钟或者使用非等量采样频率。目前的平滑方法无法在不显著增加计算量的条件下平滑数字码相位分辨率误差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种数字码相位的分辨率误差平滑方法及卫星导航接收机，能够在不显著增加计算量的条件下平滑数字码相位分辨率误差。

根据本发明第一方面实施例的数字码相位的分辨率误差平滑方法，包括以下步骤：

构建伪码相位跟踪环路，生成相位超前本地码信号和相位滞后本地码信号;

计算本地信号与接收信号的码相位估计值，在所述码相位估计值上增加周期性的相位抖动,

并根据数字相关器的码相位分辨率和相干积分时间约束相位抖动的幅度和周期，得到实际的码相位。

根据本发明第一方面实施例的数字码相位的分辨率误差平滑方法，至少具有如下技术效果：

本发明实施方式根据数字码相位鉴别器分辨率误差的特点，即不同离散信号对码码相位采样的遍历度不足，采用在本地信号上增加码相位周期抖动的方式对分辨率误差进行平滑。首先构建伪码相位跟踪环路，然后在本地码相位上增加周期性抖动，通过控制本地信号等效实现相位分辨率的提升；然后针对不同的实现方式，设计相位周期抖动样式；最后根据数字相关器码相位分辨率和相干积分时间约束，设计相位周期抖动的幅度和周期。

本发明实施方式通过在本地信号的码相位上增加相位周期抖动，可以显著平滑数字鉴别器的码相位分辨率误差，提高码相位的估计精度。此外，在整个过程中只改变了经典接收机的本地码相位控制单元，并不涉及矩阵求逆、特征分解等复杂运算，因此本发明实现简单、运算量小、实施方便，可直接用于传统的伪码跟踪环路。

根据本发明的一些实施例，所述伪码相位跟踪环路包括相位周期抖动控制单元、本地码相位控制单元、本地码生成器、乘法器、积分累加器、码相位鉴别器和码环滤波器。

根据本发明的一些实施例，所述周期性的相位抖动包括连续相位周期抖动、锯齿相位周期抖动和余弦相位周期抖动中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述连续相位周期抖动的时域表达式为

，

所述锯齿相位周期抖动的时域表达式为

所述余弦相位周期抖动的时域表达式为