一種gpsl2c信號跟蹤方法
2023-09-20 06:04:45 1
一種gps l2c信號跟蹤方法
【專利摘要】本發明提出了一種GPS?L2C信號跟蹤方法。所述方法基於無跡卡爾曼濾波，採用CM碼和CL碼同時跟蹤以降低載波和碼跟蹤門限，避免能量浪費與精度損失，設置權值係數使其優於任意單獨一種CM或CL碼跟蹤方式；無跡卡爾曼濾波能夠降低跟蹤計算的複雜度，且具有較高的跟蹤靈敏度和精度。本發明方法不但能提高L2C信號在低信噪比環境中的跟蹤成功率，且計算複雜度小，運算速度快，為GPS?L2C信號在微弱信號條件下的應用提供了條件，具有潛在的經濟社會價值，同時也在低信噪比環境下的GPS接收機定位應用領域具有重要意義。
【專利說明】—種GPSL2C信號跟蹤方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於無線通信【技術領域】，尤其是涉及ー種GPS L2C信號跟蹤方法。
【背景技術】
[0002]目前，GPS(Global Positioning System,全球定位系統)為全球用戶提供了新的民用信號L2C信號，該信號採用了特殊的民用中等長度碼(CM碼)和民用長碼(CL碼)進行時分復用，更適合在室內、林蔭路、隧道等微弱環境下應用。
[0003]GPS L2C信號導航數據只調製在CM碼上，在CL碼上沒有調製導航數據，CL碼通道只作為ー個導頻通道存在。對於時分復用的GPS L2C信號，傳統的跟蹤方法為在本地產生CM和CL兩個補零的本地碼，然後採用兩個獨立的跟蹤環，一個跟蹤CM碼，另ー個跟蹤CL碼。由於CM碼與CL碼各自只佔了整個信號一半的時間，與C/A碼在跟蹤精度方面相比，不管只利用補零的本地CM碼還是只利用補零的本地CL碼進行跟蹤L2C信號，都將導致3dB的精度損失，因為使用的信號能量只佔總能量的一半，另ー個通道的能量被忽略，造成信號能量的浪費。
[0004]同時低信噪比、高動態複雜多變的環境也給GPS信號賦予了較強的非線性特徵，使得測量方程為非線性，而傳統的擴展卡爾曼濾波(EKF)跟蹤環結構必須通過線性化來實現，在信號自相關函數特性的三角波峰點僅採用擬合手段彌補雅比克方程的非線性，導致了跟蹤誤差。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技.術問題在於克服現有技術的不足，本發明提出了ー種GPSL2C信號跟蹤方法。所述方法採用CM碼與CL碼聯合跟蹤，結合無跡卡爾曼濾波(UnscentedKalman Filter，UKF)，避免能量浪費與精度損失，實現GPS L2C信號的高靈敏度跟蹤。
[0006]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下:
[0007]ー種GPS L2C信號跟蹤方法，包括如下步驟:
[0008]步驟A，數字中頻接收信號生成I和Q兩路基帶信號，1、Q信號分別與本地CM碼信號、CL碼信號相關加權累加，其結果分別為I ( S )、Q( S )，I ( S )、Q( S )作為量測值輸入無跡卡爾曼濾波器UKF;其中I和Q分別表示同相和正交，8為接收碼與本地碼的時間偏移；
[0009]步驟B，無跡卡爾曼濾波器UKF輸出平均碼相位差Atm作為碼相位補償值，ム乜經碼濾波器後反饋至碼發生器；同時UKF輸出平均載波相位差A0m和載波幅度平均值ふ?分別作為載波相位補償值和標準載波幅度值m ?和經載波濾波器後反饋至載波數控振蕩器；
[0010]步驟C，A tffl調節本地碼相位至接收信號碼相位A0m調節本地載波相位至接收信號載波相位，馬?作為載波數控振蕩器下一 CL碼導航周期的標準載波幅度值，實現GPSL2C信號的跟蹤。
[0011]步驟A中，所述1、Q信號分別與本地CM碼信號、CL碼信號相關加權累加，其過程具體如下:
[0012]步驟A-1，每20ms分別計算一次CM碼和CL碼的I和Q兩路基帶信號，將CM碼和CL碼的I和Q兩路基帶信號加權累加，累加結果為:
【權利要求】
1.ー種GPS L2C信號跟蹤方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟A，數字中頻接收信號生成I和Q兩路基帶信號，1、Q信號分別與本地CM碼信號、CL碼信號相關加權累加，其結果分別為I ( S )、Q( S )，I ( S )、Q( S )作為量測值輸入無跡卡爾曼濾波器UKF;其中I和Q分別表示同相和正交，8為接收碼與本地碼的時間偏移； 步驟B，無跡卡爾曼濾波器UKF輸出平均碼相位差Atm作為碼相位補償值，Atm經碼濾波器後反饋至碼發生器；同時UKF輸出平均載波相位差A0m和載波幅度平均值或?分別作為載波相位補償值和標準載波幅度值，載波濾波器後反饋至載波數控振蕩器； 步驟C，A tffl調節本地碼相位至接收信號碼相位，A0m調節本地載波相位至接收信號載波相位，作為載波數控振蕩器下一 CL碼導航周期的標準載波幅度值，實現GPS L2C信號的跟蹤。
2.根據權利要求1所述的ー種GPSL2C信號跟蹤方法，其特徵在於，步驟A中，所述1、Q信號分別與本地CM碼信號、CL碼信號相關加權累加，其過程具體如下: 步驟A-1，每20ms分別計算一次CM碼和CL碼的I和Q兩路基帶信號，將CM碼和CL碼的I和Q兩路基帶信號加權累加，累加結果為:
3.根據權利要求1所述的ー種GPSL2C信號跟蹤方法，其特徵在於，步驟B中，所述無跡卡爾曼濾波器UKF，通過構建其狀態方程與測量方程，對輸入量測值濾波得到接收信號與本地載波的平均載波相位差、平均碼相位差和載波幅值平均值，所述狀態方程包括載波相位狀態方程、碼相位狀態方程、載波幅值狀態方程，具體描述如下: 步驟B-1，載波相位狀態方程:
【文檔編號】G01S19/30GK103439719SQ201310405475
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】祝雪芬, 沈飛, 楊陽, 楊冬瑞, 陳熙源 申請人:東南大學