用於在多路徑環境中跟蹤衛星無線電導航信號的裝置的製作方法

2023-10-30 06:44:57 3

本發明適用於導航衛星領域。更具體而言，本發明允許導航衛星接收器在多路徑傳播環境中採集並跟蹤具有多個互相關峰的信號。

背景技術：

存在已經全面部署多年的兩個全球導航衛星系統(GNSS)(美國全球定位系統、俄羅斯GLONASS)，還存在正在部署當中的另外兩個全球導航衛星系統(中國的北鬥導航衛星系統和歐洲的伽利略系統)。這些系統依賴於相同的原理：從繞非對地靜止軌道運行的多顆衛星廣播微波無線電信號；該信號攜帶與被配置為接收廣播信號的接收器中的本地副本相關的PRN代碼；當接收器能夠從衛星採集並跟蹤信號時，其處理能力通過採用相關處理對代碼信號進行解調，並計算作為接收器與衛星之間的距離的偽距離(受到各種誤差源影響)。將這一偽距離與從其它衛星(一般為三顆)採集的偽距離組合，以確定位置、速度和時間(PVT)解。

由一些衛星發送的無線電導航信號被稱為BOC信號(二進位偏移載波調製)，其中，首先通過PRN代碼對載波進行調製，之後通過副載波進行調製。所得到的信號的譜具有位於載波頻率的兩側上的兩個主瓣，因而允許與採用相同載波頻率的其它信號共存。BOC信號被稱為BOC(m,n)，其中，代碼信號的碼片速率為n*1.023Mcps(兆碼片每秒)，並且副載波頻率為m*1.023MHz。

對BOC信號的跟蹤被證明提供了比PSK信號更加精確和魯棒的定位信息，主要歸因於BOC信號的自相關函數峰的更加尖銳的斜率及其帶寬。然而，與PSK信號不同，BOC信號的自相關函數顯示出與主峰競爭的若干側峰，該側峰中的一些側峰具有接近於主峰幅值的幅值。

採用接收到的BOC信號與參考信號的相關來構造用於控制接收器的鎖相環路(PLL)並且跟蹤定位信號的鑑別器值。之後，採用PLL的相位以及接收到的導航消息來構造PVT。

當諸如噪聲或幹擾之類的誤差源影響接收信號時，PLL可能將其跟蹤位置鎖定在接收信號與參考信號之間的相關的側峰中的一個側峰上，其將導致在位置測量中引入偏差。這一偏差可能在～9.7米(對於BOC(15,2.5)信號)到～146.5m(對於BOC(1,1)信號)的範圍內。BOC信號接收器必須處理這一問題，以確保精確的定位。

定位信號還受到多路徑的影響，由於在信號傳播過程中發生的環境反射。當在城市環境或者室內環境中操作時，尤其存在這些多路徑反射。多路徑信號的接收在接收信號與參考信號之間的相關函數函數中產生了偽像，多路徑峰從初始峰移位了對應於主路徑與多路徑之間的延遲的距離。

很多現有技術正在解決對BOC信號的主峰的跟蹤進行同步的問題，但是這些技術並未充分考慮多路徑環境中的傳播。

在這些技術當中，在美國專利US 8964813中描述的突然躍變技術(Bump-Jumping technique)基於執行與延遲版本的參考信號的兩次附加的相關(Very-Early(非常早)(VE)相關和Very-Late(非常晚)(VL)相關)，以及通過比較Prompt(即時)、Very-Early和Very-Late信號的能量來檢測對BOC信號的側峰的跟蹤。當檢測到Prompt相關不具有最高幅值時，沿對應於最高相關幅值的方向操作相位躍變。由於對Prompt位置、Very-Early位置和Very-Late位置的相關幅值的直接估計的原因，此技術對多路徑反射尤其敏感。

在歐洲專利EP 2049914B1中描述了被稱為雙估計技術(Double Estimation technique)的另一種技術。此技術實施兩個跟蹤環路，即跟蹤BOC信號的PRN代碼的C-DLL(代碼延遲鎖定環路)和跟蹤BOC信號的副載波的S-DLL(副載波延遲鎖定環路)。採用在兩個環路內估計的偽距離之間的差值來重新調整測量的偽距離。由於多路徑反射可能對C-DLL和S-DLL環路造成不同的影響，因而可能頻繁地發生對副載波的錯誤再調整，從而導致錯誤的偽距離測量結果。

在歐洲專利EP 2382484B1中描述了被稱為雙鑑別器技術(Double-Discriminator technique)的另一種技術。此技術涉及兩個鑑別器基於BOC信號的副載波和代碼的並行計算。被稱為非模糊(non-ambiguous)鑑別器計算的第一鑑別器計算導致對跟蹤位置的非模糊確定，而不同於模糊的第二鑑別器計算。然而，與第一鑑別器計算相比，第二鑑別器計算更加精確並且對噪聲和多路徑反射也較不敏感。選擇單元被配置為將第一鑑別器的值與閾值進行比較，並且依據這一比較的結果來選擇跟蹤環路中採用的鑑別器值。與先前技術相比，這一技術在發生假警報的情況下表現良好，因為當檢測對側峰的跟蹤位置時不會產生突然的代碼相位躍變以對跟蹤環路的相位進行重新調整。然而，因為多路徑反射顯著地影響非模糊鑑別器值的形狀，所以它們可能會排除對側峰跟蹤的檢測，這將導致錯誤的偽距離測量結果。

技術實現要素：

本發明的目的在於通過提高這些技術應對多路徑傳播環境的魯棒性來提供優於現有技術的改進。

這一目的是通過提供接收器來實現的，該接收器實施跟蹤BOC信號的副載波和代碼並計算相關聯的偽距離的第一環路，以及跟蹤被解調為BPSK信號的BOC信號的代碼並計算第二偽距離的第二環路。接收器將兩個計算的偽距離進行比較，並相應地調整代碼跟蹤環路中採用的第一鑑別器的計算結果。

為此，本發明公開了一種GNSS接收器，包括：

-電路，其被配置為接收包含經副載波和PRN代碼調製的載波的定位信號，

-副載波及代碼跟蹤環路，其包括被配置為根據所述接收到的定位信號和第一參考信號來計算第一鑑別器值的第一鑑別電路，該副載波及代碼跟蹤環路被配置為根據所述第一鑑別器值來計算第一偽距離，

-代碼跟蹤環路，其包括被配置為根據所述接收到的定位信號和第二參考信號來計算第二偽距離的第二鑑別電路，

-計算電路，其被配置為估算所述第一偽距離與所述第二偽距離之間的差值，並且相應地修改第一鑑別器值的計算結果。

在GNSS接收器的一個實施例中，副載波及代碼跟蹤環路的輸出處的所述第一偽距離是非模糊偽距離。

有利地，第一鑑別電路進一步被配置為計算模糊鑑別器值和非模糊鑑別器值，該計算電路被配置為通過在所估算的差值的絕對值超過閾值時在預定義時間段內選擇所述非模糊鑑別器值，否則選擇所述模糊鑑別器值，來修改第一鑑別器值的計算結果。

在本發明的另一個實施例中，該計算電路被配置為計算模糊鑑別器值，並且在所估算的差值的絕對值超過閾值時在預定義時間段內通過將偏移加到所述模糊鑑別器值來修改第一鑑別器值的計算結果。

在本發明的另一個實施例中，第一鑑別電路進一步被配置為計算模糊鑑別器值和非模糊鑑別器值，該計算電路被配置為通過在所估算的差值的絕對值超過第一閾值時選擇所述非模糊鑑別器值直到所估算的差值的絕對值在第二閾值以下為止，否則選擇所述模糊鑑別器值，來修改該第一鑑別器值的計算結果。

有利地，該GNSS接收器還包括被配置為通過使多個相繼的第二偽距離值平滑來修改第二偽距離的第二計算電路。在另一個實施例中，採用第一偽距離的值來使第二偽距離平滑。

在GNSS接收器的另一個實施例中，該GNSS定位信號的譜包括兩個瓣，代碼跟蹤環路被配置為根據GNSS定位信號的單個瓣來計算第二偽距離。在另一個實施例中，代碼跟蹤環路被配置為根據GNSS定位信號的兩個瓣來計算第二偽距離。

本發明還公開了一種在GNSS接收器中計算偽距離的方法，包括：

-接收包括經副載波和PRN代碼調製的載波的定位信號的第一步驟，

-在副載波及代碼跟蹤環路中根據接收到的信號來計算第一鑑別器值並且根據所述第一鑑別器來計算第一偽距離的第二步驟，

-在代碼跟蹤環路中根據接收到的信號來計算第二鑑別器值和第二偽距離的第三步驟，

-計算所述第一偽距離與所述第二偽距離之間的差值的第四步驟，

-取決於所述差值來修改所述第一鑑別器值的計算結果的第五步驟。

附圖說明

通過下文對多個示範性實施例及其附圖的描述，本發明將得到更好的理解，並且其各種特徵和優點也將顯現，在附圖中：

-圖1表示根據現有技術的BPSK信號、BOC信號、和MBOC信號的譜；

-圖2a和圖2b分別表示根據現有技術的BPSK信號和BOC信號的自相關函數的示例；

-圖3表示根據現有技術的雙估計器結構；

-圖4表示根據現有技術的雙鑑別器技術結構；

-圖5a和圖5b分別例示了BOC鑑別器在單路徑環境和多路徑環境中運行時的表現；

-圖6表示本發明的第一實施例，其中，取決於從副載波及代碼跟蹤環路與代碼跟蹤環路計算出的偽距離值之間的差值，從非模糊鑑別器計算和模糊鑑別器計算中選擇用於執行偽距離測量的鑑別器計算；

-圖7表示通過本發明取得的結果的示例；

-圖8表示本發明的另一個實施例，其中，取決於從副載波及代碼跟蹤環路和代碼跟蹤環路計算出的偽距離值之間的差值，對用於執行偽距離測量的鑑別器計算進行一定值的校正；

-圖9表示本發明的另一個實施例，還包括用於對從代碼跟蹤環路計算出的偽距離測量結果進行濾波的邏輯單元；

-圖10表示根據本發明的方法的流程圖。

具體實施方式

圖1表示根據現有技術的BPSK(110)信號、BOC(120)信號、和MBOC(130)信號的譜的示例。

在圖1中，相對於載波頻率來表示譜。可以觀察到，BPSK譜110以載波頻率為中心。

生成BOC信號包括通過代碼和副載波對信號的載波進行調製。通常將BOC調製描述為：

<![CDATA[ x ( t ) = A . d ( t ) . c ( t ) . s ( t ) . exp ( j 2 πf c t + θ ) , ]]>

其中，是覆信號的幅值，d(t)是所發送的數據，c(t)是偽隨機噪聲(PRN)代碼信號，s(t)是副載波信號，fC和θ是載波頻率和相位。

作為通過副載波信號進行調製的結果，BOC譜120分成了分布在標稱載波頻率的兩側上的兩個邊帶，該邊帶具有等於副載波頻率的頻率移位。可以將信號的每個瓣看作是BPSK譜。

採用這樣的BOC信號來進行衛星定位，由於副載波調製的原因，精確度優於BPSK信號，並且更易於與採用相同載波頻率的其它信號共存。

BOC調製具有若干變型，其中有曲線130所表示的正弦BOC、餘弦BOC或複合BOC(MBOC)。MBOC調製已經被提議用於伽利略信號和現代化的GPS信號，並且MBOC調製將正弦二進位偏移載波SinBOC(1,1)與SinBOC(m,n)組合。無論是什麼BOC變型和(m,n)參數集，本發明都同等適用；唯一的要求是信號由經代碼和副載波調製的載波構成，其中，m≥n。

可以採用包括代碼分量和副載波分量的完整信號或者僅考慮一個瓣來對BOC信號進行解調。在後一種情況下，通過僅考慮BOC信號的一個瓣並且使其移位適當頻率以去除副載波貢獻來抑制BOC信號的副載波信號。所得到的信號仍然包括代碼信息，並且可以被解調為經典BPSK信號，其中由於只處理了信號功率譜密度的一半因而存在3dB的性能損耗。圖2a和圖2b分別表示在圍繞理想延遲的兩個時間碼片的持續時間內根據現有技術的BPSK信號(210)和BOC信號(220)的自相關函數的示例。BPSK信號自相關在這一間隔內僅示出了一個峰。其最大值表示理想的同步位置，並且可以通過非模糊方式來進行確定。BOC信號自相關示出了多個峰。由於BOC自相關的主峰比BPSK信號自相關峰更加尖銳，因而跟蹤精確度較好。然而，在一些情況下(噪聲環境、多傳播路徑……)，跟蹤位置可能與側峰之一相關聯，因此導致定位誤差，這也是為什麼BOC信號的自相關公知是模糊的。

在接收鏈中採用相關函數來構建鑑別器值，該鑑別器值用於基於接收信號與參考信號之間的相關來感測同步誤差，其中，該參考信號是根據由本地振蕩器或NCO(數字控制振蕩器)傳送的內部時間基準而構造的。在接收器鏈中採用這一鑑別器值來檢測本地代碼信號與接收到的代碼信號之間的失配。其值在跟蹤位置正確時(本地時間基準與接收信號在時間上同步)等於零，並且具有與必須被施加至振蕩器以從跟蹤誤差恢復的時間移位成比例的值。

由於BOC信號的自相關函數是模糊的，所以根據接收到的BOC信號與參考信號之間的相關所構造的鑑別器計算是模糊的，並且可能將跟蹤位置鎖定在側相關峰中的任一個側相關峰上。

可以從BOC信號獲得非模糊相關。首先，可以僅考慮BOC信號中的一個瓣，並進行頻率移位以使得副載波信息被抑制。這一信號相當於BPSK信號，因而所得到的鑑別器值是非模糊的。其次，可以通過去除副載波信息而考慮模糊相關的包絡，來獲得非模糊鑑別器計算。在現有技術中被稱為類BPSK(BPSK-like)鑑別器的這一非模糊鑑別器計算與BPSK信號的鑑別器計算相當類似。

圖3表示如歐洲專利EP 2049914B1中所述的根據現有技術的雙估計器結構。在圖3上示出了載波跟蹤環路、副載波跟蹤環路和代碼跟蹤環路。載波跟蹤環路包括被配置為生成同相、正交參考信號的載波頻率發生器311，其中，該同相正交參考信號用於將接收信號從載波頻率或中間頻率下變頻至基帶以及對同相正交信號的確定。載波跟蹤環路還包括載波鑑別器值312的計算，該載波鑑別器值輸入載波環路濾波器313，以控制載波頻率發生器。在下文中，不考慮載波跟蹤環路，因為本發明對這一環路的處理正如現有技術的接收器一樣。副載波跟蹤環路包括副載波發生器321，其用於生成即時參考副載波信號、早參考副載波信號和晚參考副載波信號。將這些信號乘以同相正交基帶信號，並且乘以代碼參考信號，以便計算模糊鑑別器值322。這一模糊鑑別器值輸入到對副載波發生器進行控制的副載波環路濾波器323，並且允許計算出第一非模糊偽距離eT*(324)。代碼跟蹤環路包括代碼發生器331，其用於生成即時參考代碼信號、早參考代碼信號和晚參考代碼信號。將這些信號乘以同相正交基帶信號以及副載波信號，以便計算類BPSK非模糊鑑別器值332。這一非模糊鑑別器值輸入對代碼發生器進行控制的代碼環路濾波器333，並且允許計算出第二非模糊偽距離eT(334)。

由於eT*比eT更加精確，因而這一值用作跟蹤函數的輸出，但是為了去除測量的模糊度，通過代表eT*與eT之間所測得的誤差的偏移340對其予以補償。將這一偏移捨入為BOC信號的自相關函數的兩個相鄰峰之間的距離的倍數，這一距離為1/2.fs，其中，fs是副載波頻率。

當在多路徑傳播環境中操作時，雙估計器技術的副載波跟蹤環路和代碼跟蹤環路受到不同影響。因為在雙估計技術中，由副載波及代碼跟蹤環路偽距離與代碼跟蹤環路偽距離之間測得的誤差直接對估計的偽距離進行補償，在這些跟蹤環路中的任何環路中執行的由於噪聲或多路徑導致的錯誤測量將對所得的偽距離造成直接影響，並且導致錯誤的PVT測量。

圖4表示根據現有技術的雙鑑別器技術結構。在雙鑑別器技術中，對於副載波跟蹤和代碼跟蹤(未示出載波跟蹤環路)兩者，都只存在一個跟蹤環路。接收到的BOC信號410在420中與參考信號相關，並相關的組合用於計算非模糊鑑別器值431和模糊鑑別器值432。如在雙估計技術中，這些計算要求針對即時位置、早位置和晚位置對來自同相、正交相位載波信號的相關結果進行組合(無論是否考慮副載波信號)。通過將合成的非模糊鑑別器值與閾值進行比較440，來對開關450加以控制，以便選擇非模糊鑑別器計算和模糊鑑別器計算其中之一。對所得到的鑑別器值進行濾波，以控制用於計算非模糊偽距離480的NOC 470。

當模糊鑑別器計算在跟蹤主相關峰時，非模糊鑑別器的值是小的。因此，根據模糊鑑別器來計算偽距離估計，並且該偽距離估計是非常精確的。然而，當模糊鑑別器計算在跟蹤側相關峰時，非模糊鑑別器的值增大。當其超過閾值時，開關在預定時間段內選擇非模糊鑑別器計算而不是模糊鑑別器計算。因此，所估計的偽距離的精確度較低，但是採用非模糊鑑別器值的跟蹤環路將朝向主相關峰逐漸地收斂。一旦跟蹤環路已經收斂，那麼重新選擇模糊鑑別器計算以使得該跟蹤環路閉合。

為了提高側峰跟蹤檢測對抗噪聲的魯棒性，可以在至少幾個測量結果上對非模糊鑑別器的值取平均(490)。

與雙估計技術不同，在雙鑑別器技術中，在並非僅考慮BOC信號的一個瓣的情況下，從BOC信號來計算非模糊鑑別器，因而顯示出對側峰躍變較好的響應時間。此外，不存在針對偽距離估計對測得誤差的直接校正，而是在跟蹤環路中採用不同的鑑別器計算，鑑別器值由環路濾波器來進行進一步濾波。在雙鑑別器技術中錯誤的側峰檢測將導致對所選擇的鑑別器計算不必要的切換以及距離測量精確度的暫時惡化，其原因在於類BPSK跟蹤，而不在於完全錯誤的偽距離的計算。

圖5a和圖5b分別例示了在單路徑環境中和在多路徑環境中BOC鑑別器的表現。圖5a和圖5b表示以正確的跟蹤延遲501(主相關峰跟蹤)為中心的約兩個時間碼片的持續時間。

在圖5a上示出了在單路徑環境中的非模糊鑑別器510。當跟蹤誤差為空時，這一鑑別器為空，並且鑑別器的符號和幅值取決於跟蹤誤差。由於這一鑑別器是非模糊的，因而一旦在這一時間間隔內其僅僅穿過零值。相反，當跟蹤誤差為空時，模糊鑑別器520為空，而當跟蹤位置與相關函數的側峰匹配時，模糊鑑別器520也為空。值得注意的是，當對側相關峰執行跟蹤時，模糊鑑別器值為空，而非模糊鑑別器值則超過閾值530。雙鑑別器技術使用這一特性來檢測對側相關峰的跟蹤。

在圖5b中，示出了在多路徑傳播環境中的相同鑑別器。非模糊鑑別器對於多路徑的魯棒性與BPSK調製的魯棒性相當。基於BOC信號的模糊鑑別器的魯棒性較好。因此，非模糊鑑別器比模糊鑑別器更易受多路徑的影響。這導致當跟蹤誤差為空時具有並非為空的非模糊鑑別器值，而且該非模糊鑑別器值可能未達到為檢測對側峰的跟蹤而在雙鑑別器技術中所使用的閾值。因此，雙估計器技術的結構，尤其是非模糊鑑別器值與閾值的比較，在多路徑環境中導致了不可靠操作。

本發明利用類雙估計器技術和類雙鑑別器技術兩者，以提出一種新的結構，其在諸如城市環境或室內環境之類的多路徑環境中是魯棒的。

圖6表示在GNSS接收器中實施的本發明的第一實施例，其中，取決於根據代碼跟蹤環路以及根據副載波及代碼跟蹤環路所計算的偽距離值之間的差值，從非模糊鑑別器計算和模糊鑑別器計算中選擇用於執行偽距離測量的鑑別器計算。圖6上所示的電路的輸入601是同相正交基帶頻率BOC定位信號或中間頻率BOC定位信號。未示出對於生成這些信號而言必不可少的載波環路，因為根據現有技術其實施是公知的，如圖3中所述。

在這一實施例中，第一跟蹤環路包括一些BOC相關器611，其用於根據接收到的BOC信號和參考信號來確定模糊鑑別器值612和非模糊鑑別器值613兩者。在實施例的示範性實施方式中，BOC相關器採用即時副載波信號、早副載波信號和晚副載波信號以及代碼信號基準來計算以下相關：

其中：

-Exx表示早相關，

-Pxx表示即時相關，

-Lxx表示晚相關，

-xIx表示採用同相載波輸入信號的相關，

-xQx表示採用正交載波輸入信號的相關，

-xxs表示採用同相副載波信號的相關，

-xxc表示採用正交副載波信號的相關，

-r(t)是關於載波頻率、關於中間頻率或基帶的輸入信號，

-c(t)是代碼參考信號，

-ss(t)是同相副載波參考信號，

-sc(t)是正交副載波參考信號，

-θ是載波相位，

-φ是副載波相位，其等於代碼相位，但是其以副載波周期被公式化，

-Δ是早位置與晚位置之間的間隔。

可以通過以下計算來確定模糊鑑別器值：

E2＝EIs2+EQs2

L2＝LIs2+LQs2

其中，DA是模糊鑑別器值。

可以通過以下計算來確定非模糊鑑別器值(類BPSK)：

E2＝EIs2+EQs2+EIc2+EQc2

L2＝LIs2+LQs2+LIc2+LQc2

其中，DNA是非模糊鑑別器值。

定位技術領域技術人員已知用於根據BOC信號來確定模糊鑑別器值和非模糊鑑別器值的許多不同方法。在歐洲專利EP 2049914B1中描述了這些技術中的一些。本發明同等地適用於所有這些不同的方法。

回到圖6，開關614選擇非模糊鑑別器計算和模糊鑑別器計算其中之一，開關的輸出是第一鑑別器值。環路濾波器615過濾掉這個鑑別器值的一些噪聲，並且生成用於調整NCO 616的控制信號。NCO的相位關聯到所接收到的消息中傳輸的信息，以確定第一偽距離。NCO 616的相位還用於生成BOC相關器所採用的副載波參考信號和代碼參考信號。

在圖6中，通過選擇BOC信號的一個瓣並且去除副載波信號來僅考慮信號的代碼的第二跟蹤環路，包括用於計算第二非模糊鑑別器值622的BPSK相關器621。環路濾波器625過濾掉非模糊鑑別器值的一些噪聲，並且生成負責調整NCO 626的控制信號。NCO的相位關聯到在接收到的消息中所傳輸的信息，以確定第二非模糊偽距離。NCO 626的相位還用於生成BPSK相關器所使用的代碼參考信號。

比較器630將第一偽距離和第二偽距離作為輸入，並將這兩個偽距離之間的差值的絕對值與閾值進行比較。當差值的絕對值高於閾值時，命令開關614在預定義時間段內選擇非模糊鑑別器計算。當這一時間段結束時，開關選擇回模糊鑑別器計算，以進行更加準確的跟蹤。

開始時，剛好在衛星採集階段之後，開關614被配置為在預定義時間段內選擇非模糊鑑別器計算(類BPSK)。這一時間段的持續時間取決於環路等效帶寬。典型值是x/Bn，其中，1≤x≤5，Bn是跟蹤環路的等效噪聲帶寬。在這一時間段期間，偽距離測量640是非模糊的，並且NCO朝向正確的跟蹤位置收斂。當經過該時間段之後，開關選擇更加準確的模糊鑑別器計算。由於跟蹤環路被鎖定在BOC信號的自相關函數的主峰上，因而所計算出的偽距離是非模糊的。如果NCO由於噪聲或多個傳播路徑而朝向側峰漂移，那麼所計算出的偽距離與代碼跟蹤環路所計算的第二偽距離之間在630中所測量的誤差增大。當其達到閾值時，開關614在有限的時間段內選擇非模糊鑑別器計算。因此，無論在副載波及代碼跟蹤環路中選擇了什麼鑑別器計算，偽距離測量640總是非模糊。

這樣的實施方式與雙鑑別器技術相比對多路徑較不敏感。確實，多路徑對鑑別器計算的輸出造成的失真要超過它們對鑑別器的零位置帶來的移位。因此，所提出的根據計算出的偽距離之間的差值而不是根據鑑別器的值來選擇鑑別器計算的解決方案對於多路徑反射較不敏感。這一點在存在噪聲的情況下甚至更加明顯，開關選擇是在環路濾波器之後執行的。

與雙估計器技術相比，這樣的實施方式對於測量誤差也較不敏感，因為兩個偽距離之間的比較的結果並不直接用於向NCO值施加可以實現對側峰再同步的移位，而是用於控制鑑別器計算的選擇，該選擇可能導致精確度降低而不是不準確的測量。

為了降低GNSS接收器的功耗，當選擇非模糊鑑別器計算613時，由於這一選擇在預定義時間段內有效，因而可以停止代碼跟蹤環路(621，622，625和626)、比較器630和模糊鑑別器612的計算。

當選擇模糊鑑別器計算612時，還可以停止非模糊鑑別器613的計算，以及負責與正交副載波相位信號的相關的BOC相關器的只需要計算非模糊鑑別器的部分。

在這一實施例中，GNSS接收器包括：

·副載波及代碼跟蹤環路，其包括第一鑑別電路(611，612和613)，該電路根據接收信號601以及代碼發生器616所生成的第一參考信號來計算第一偽距離640，

·代碼跟蹤環路，其包括第二鑑別電路(621和622)，該電路根據接收信號601以及代碼發生器626所生成的第二參考信號來計算第二偽距離641，

·計算電路630，其被配置為估算該第一偽距離與第二偽距離之間的差值，並且相應地修改第一鑑別電路614的輸出。

需要第二獨立跟蹤環路來控制對第一跟蹤環路的鑑別器計算選擇。在實施例中，第二跟蹤環路基於BPSK相關器。在附圖上未示出的另一個實施例中，基於BOC信號的非模糊鑑別器計算(例如，類BPSK鑑別器計算613)可以用作環路濾波器625的輸入，以控制NCO和代碼發生器626。然而，與基於對BPSK信號的相關的非模糊鑑別器計算的輸出相比，基於BOC信號的非模糊鑑別器計算的輸出對噪聲更加敏感。因此，建議採用BPSK相關器。

在實施例中，用於執行BPSK相關的BOC信號的瓣是下部瓣。在另一個實施例中，使用的是上部瓣，或者相繼選擇下部瓣和上部瓣。在另一個實施例中，用於構造非模糊鑑別器值622的相關函數對兩個瓣均執行相關測量，其中，將相關的結果進行組合。

圖7表示通過本發明所取得的結果的示例。圖7示出了跟蹤位置誤差及其在時間軸上的演變。

在該過程的第一階段701期間，非模糊鑑別器計算被選擇用於控制副載波及代碼跟蹤環路。跟蹤誤差將朝向確切位置緩慢地降低，但是位置的精確度不是理想的。在該過程的第二階段702內，模糊鑑別器計算被選擇，從而提高跟蹤的精確度。在第三階段703內，出現了多條路徑，導致副載波及代碼跟蹤環路朝向側峰漂移。誤差增大，直至點710，在該點處比較器將選擇非模糊鑑別器計算。在接下來的階段704內，由於採用了非模糊鑑別器計算，因而跟蹤環路將回到主峰位置，並且將再次選擇模糊鑑別器計算。

在未示出的另一個實施例中，當由副載波及代碼跟蹤環路計算出的偽距離與由BPSK跟蹤環路計算出的偽距離之間測得的差值的絕對值超過第一閾值時，在副載波及代碼跟蹤環路中執行從模糊鑑別器計算到非模糊鑑別器計算的切換。選擇非模糊鑑別器計算，直到該差值的絕對值落到低於或等於第一閾值的第二閾值下方為止。

圖8表示本發明的另一個實施例，其中，通過取決於差值的值來對用於執行偽距離測量的鑑別器值進行校正，該差值是由代碼跟蹤環路計算出的偽距離值與由副載波及代碼跟蹤環路計算出的偽距離值之間的差值。

除了副載波及代碼跟蹤環路的非模糊鑑別器計算613和開關614之外，圖8包含與圖6相同的元件。在圖8中，副載波及代碼跟蹤環路所採用的第一鑑別器值系統性地是模擬鑑別器值。當比較器630測量副載波及代碼跟蹤環路所確定的偽距離640與代碼跟蹤環路所確定的偽距離641之間的差值時，在預定義的時間段內將偏移加到模糊鑑別器612的值，以便使跟蹤位置回到主相關峰。

該偏移的值及其持續時間取決於環路濾波器615的參數。由於偏移相加防止跟蹤側相關峰，因而所得到的計算出的偽距離640是精確的且非模糊的。

圖9表示本發明的另一個實施例，其還包括用於對由代碼跟蹤環路所計算出的偽距離測量結果進行濾波的邏輯單元。

圖9包含與圖6相同的元件，再加上用於對代碼跟蹤環路所計算出的偽距離值執行平滑處理的附加電路901。這一電路的目的在於使比較器630所使用的偽距離641的值平滑，以進一步提高這一測量結果對於噪聲和多路徑的魯棒性。

執行這一平滑處理而對一組相繼的偽距離值進行濾波。

在另一個實施例中，採用由副載波及代碼跟蹤環路計算出的相繼的第一偽距離640值以及相繼的第二偽距離641值來執行平滑處理。例如可以藉助於以下等式採用Hatch濾波器來完成通過BOC偽距離對BPSK偽距離的平滑處理：

其中：

·N是以曆元的數量表示的平滑時間常數，

·K是實際測量的時間曆元，

·是BOC偽距離測量，

·ρ是BPSK偽距離測量，

·是經平滑的BPSK偽距離測量。

平滑時間常數N開始於1，並且增大直到其達到最終值為止，以便保證平滑算法的快速收斂。

通常，從相同衛星採集的BPSK偽距離641和BOC偽距離640在速度上是一致的。由於BOC偽距離比BPSK偽距離更加準確，因而通過前一偽距離測量結果對此後一測量結果進行平滑處理有助於將噪聲降低至接近BOC偽距離測量結果的噪聲水平的水平。

可以在任何適當架構上的GNSS接收器中實施本發明。其適用於RF鏈輸出處的GNSS定位信號，優選但不局限於基帶或中間頻率中。可以採用模擬部件來實施各種跟蹤環路和計算電路。如果輸入信號是數位化的，那麼它們還可以在計算機器上被實施，例如軟體可重編程的計算機器(例如，微處理器、微控制器或數位訊號處理器(DSP))或者專用的計算機器(例如，現場可編程門陣列(FPGA)或專用集成電路(ASIC))。模擬部件和數字部件的任何中間組合都是可能的。

本發明還包括一種用於在GNSS接收器中計算偽距離的方法，通過圖10中的流程圖對其進行例示。該方法包括：

·接收包括經副載波和PRN代碼調製的載波的定位信號的第一步驟1001，在這一步驟中接收到定位信號的同相載波分量和正交相位載波分量，

·在副載波及代碼跟蹤環路中根據接收信號來計算第一鑑別器值和第一偽距離的第二步驟1002，該第一偽距離關聯到受使用第一鑑別器值的環路濾波器控制的振蕩器，其中，第一鑑別器計算的輸出取決於來自後續步驟的輸入，

·在代碼跟蹤環路中根據接收信號來計算第二鑑別器和第二偽距離的第三步驟1003，該第二偽距離關聯到受使用第二鑑別器值的環路濾波器控制的振蕩器，其中優選地，代碼跟蹤環路對不具有副載波信息的輸入信號進行處理，

·計算所述第一偽距離與所述第二偽距離之間的差值的第四步驟1004，以及

·取決於所述差值來修改所述第一鑑別器計算的輸出的第五步驟1005。將所計算出的差值的絕對值與閾值進行比較，並且相應地修改第二步驟的第一鑑別器計算的輸出。取決於實施例，這一修改可以是將偏移加到模糊鑑別器計算，或者選擇非模糊鑑別器計算而不是模糊鑑別器計算。這一修改可以持續預定的時間段，或者直到所計算的差值的絕對值落到第二閾值以下為止。

在該方法的示範性實施例中，在第二步驟中根據在[0046]、[0047]和[0048]中描述的等式來計算非模糊鑑別器值或模糊鑑別器值。

在本說明書中公開的示例只是對本發明的一些實施例的例示。這些示例不以任何方式限制所附權利要求所定義的本發明的範圍。