[其他]在射频信号接收中减少周期滑动误差的方法和仪器

说明书

本发明涉及能够提供发射诸如导航、定位或有关的射频跟踪脉冲或类似情况的洛伦-C系统以及与其类似的射频系统，在这种系统中携带接收设备的运载工具在接收和处理操作过程中要承受加速和其它类似的现象，这可能导致周期锁定滑动误差。

作为洛伦-C跟踪的一个实例通常采用在洛伦导航脉冲的第三个清晰周期的第六个零点交叉（或第六个发动点）上锁定的导航接收器，例如在美国通讯专利№、3，921，076中以及在这篇专利中引证的参考文献中都描述过这种导航接收器，它们都具有适宜于本发明的实用接收器的特征;再例如，在本发明的共同受让人的美国通讯专利№、3，786，334和№、4，151，528中描述了几个适合于发射导航脉冲的发射机。众所周知，洛伦-C系统的工作频率为100千赫兹其主发射台（M）在事先规定的组重复时间间隔（GRI）发射8个脉冲的脉冲组。两个或多个副发射台也使用同样的GRI发射8个脉冲的脉冲组。副发射台的发射要和主发射台的发射同步，所有的发射台均具有单一时隙。在运载的或其它的机动接收位置，导航接收器跟踪主发射台和副发射台的信号并且决定主发射台信号和来自于每一个副发射台的相应发射之间的时间差。在主发射台和每一个副发射台的接收之间的时间差就限定了位置跟踪的路线或双曲线，而许多这种路线中的两条线的交点就决定了导航接收器的位置。

在上述最先提到的接收器专利中描述了用于独特的第三个周期锁定的锁相回路的工作情况。但是，存在这样的情况，即对携带用被发射的洛伦-C信号监测和导航的接收器的运载工具进行加速时可能要产生周期部分锁定误差，这是因为导航接收器的加速比锁相回路可能跟上的或可能调节的速度快。例如，具有这种性质的锁相回路能够跟上携带这种导航接收器运载工具的加速度譬如为1/10g。但对于数量级为1/2g或更大些的运载工具加速度，跟踪回路就不可能响应那么快，取样电路就可能落后（或超前），从而使锁定滑动到第二周期（或第四周期），最终使洛伦-C频率产生一个±10/微秒的误差。在某些情况下虽然误差的校正或许是缓慢的，但这一误差毕竟是临时性的;在另外一些情况下根本不可能得到校正。产生这种带来不利影响的加速度的原因可能是由于导航接收器的实际的移动，或者可能是由于在主发射台和副发射台之间产生的洛伦-C信号轨迹或曲线的畸变所致，这里所说的畸变是由电网场或大的有效反射物或其它畸变物场的存在引起的，上述反射物或畸变物引起的效应类似于较快穿过洛伦信号曲线的效应。

因此，本发明的目的旨在为接收洛伦-C信号和与其类似的射频信号而提供一种新的改进的方法和仪器，使用这种方法即使不能根除也能大大降低由接收器运载工具或定位加速或者由能引起类似信号的其它场致畸变导致的可能存在的周期锁定误差。

本发明的另一个目的是还将提供一种更为新的信号锁定仪器和更通用的方法。

本发明的其它目的将在下面予以说明，并且将在后面的权利要求书中进行更为详细地叙述。

总之，从本发明的一个重要观点出发，本发明提出了一个能排除在接收洛伦-C信号和与其类似的射频信号时，由接收器位置加速效应和模拟上述效应的其它畸变效应引起的周期锁定滑动误差的方法。本发明包括用时间常数足够快的滤波器来接收射频信号并取样和跟踪该射频信号的周期，以便对接收器位置所承受的最大加速度进行调节，从而能够避免在确定一个事先规定的周期零交叉中的周期滑动，它还包括一个独立的时间常数足够慢的后置滤波以便平滑数据，并且不与所述的取样发生相互作用。此外，本发明还包括用来自所有发射台的滤波信号并对其加权的办法来估算导航接收器的时钟误差，从而能用品质最佳的信号来保证时钟估算的质量。至于最佳实施例和最佳方式的细节，以后再予介绍。

下面参照附图描述本发明，图1是实施本发明方法的优选接收仪器的方块图;

图2是描述图1所示系统工作情况的信号包路线和信号波形图;

图3是图1所示系统中使用的最佳周期跟踪滤波器的方块图;

图4和图5是图1所示系统中使用的最佳后置滤波器和时钟跟踪滤波器的类似方块图。本发明的突出特点是使用快时间常数（数量级为1秒左右）高增益锁相取样跟踪滤波器，这个滤波器的响应足够快从而可以避免任何可能产生的接收器运载工具或位置加速的周期滑动（虽然还有噪音波动），另外还有一个后置滤波器用来平滑所得数据而不影响快时间常数锁相取样周期跟踪滤波器的取样选通操作。此外还有一个基本的特点，即用可以得到的最佳品质的信号来估算接收器的时钟误差。

与锁相回路（PLL）操作有关的特殊技术是：