一種gps l2c信號跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種GPS?L2C信號跟蹤方法。所述方法基于無跡卡爾曼濾波，采用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(shè)置權(quán)值系數(shù)使其優(yōu)于任意單獨一種CM或CL碼跟蹤方式；無跡卡爾曼濾波能夠降低跟蹤計算的復(fù)雜度，且具有較高的跟蹤靈敏度和精度。本發(fā)明方法不但能提高L2C信號在低信噪比環(huán)境中的跟蹤成功率，且計算復(fù)雜度小，運算速度快，為GPS?L2C信號在微弱信號條件下的應(yīng)用提供了條件，具有潛在的經(jīng)濟社會價值，同時也在低信噪比環(huán)境下的GPS接收機定位應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。
【專利說明】—種GPSL2C信號跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及ー種GPS L2C信號跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，GPS(Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))為全球用戶提供了新的民用信號L2C信號，該信號采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(fù)用，更適合在室內(nèi)、林蔭路、隧道等微弱環(huán)境下應(yīng)用。
[0003]GPS L2C信號導(dǎo)航數(shù)據(jù)只調(diào)制在CM碼上，在CL碼上沒有調(diào)制導(dǎo)航數(shù)據(jù)，CL碼通道只作為ー個導(dǎo)頻通道存在。對于時分復(fù)用的GPS L2C信號，傳統(tǒng)的跟蹤方法為在本地產(chǎn)生CM和CL兩個補零的本地碼，然后采用兩個獨立的跟蹤環(huán)，一個跟蹤CM碼，另ー個跟蹤CL碼。由于CM碼與CL碼各自只占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(dǎo)致3dB的精度損失，因為使用的信號能量只占總能量的一半，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(tài)復(fù)雜多變的環(huán)境也給GPS信號賦予了較強的非線性特征，使得測量方程為非線性，而傳統(tǒng)的擴展卡爾曼濾波(EKF)跟蹤環(huán)結(jié)構(gòu)必須通過線性化來實現(xiàn)，在信號自相關(guān)函數(shù)特性的三角波峰點僅采用擬合手段彌補雅比克方程的非線性，導(dǎo)致了跟蹤誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技.術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了ー種GPSL2C信號跟蹤方法。所述方法采用CM碼與CL碼聯(lián)合跟蹤，結(jié)合無跡卡爾曼濾波(UnscentedKalman Filter，UKF)，避免能量浪費與精度損失，實現(xiàn)GPS L2C信號的高靈敏度跟蹤。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)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(shù)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(guān)加權(quán)累加，其結(jié)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A(yù)tm作為碼相位補償值，ム乜經(jīng)碼濾波器后反饋至碼發(fā)生器；同時UKF輸出平均載波相位差A(yù)0m和載波幅度平均值ふ?分別作為載波相位補償值和標(biāo)準載波幅度值m ?和經(jīng)載波濾波器后反饋至載波數(shù)控振蕩器；
[0010]步驟C，A tffl調(diào)節(jié)本地碼相位至接收信號碼相位A0m調(diào)節(jié)本地載波相位至接收信號載波相位，馬?作為載波數(shù)控振蕩器下一 CL碼導(dǎo)航周期的標(biāo)準載波幅度值，實現(xiàn)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(guān)加權(quán)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(quán)累加，累加結(jié)果為:
【權(quán)利要求】
1.ー種GPS L2C信號跟蹤方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A，數(shù)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(guān)加權(quán)累加，其結(jié)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A(yù)tm作為碼相位補償值，Atm經(jīng)碼濾波器后反饋至碼發(fā)生器；同時UKF輸出平均載波相位差A(yù)0m和載波幅度平均值或?分別作為載波相位補償值和標(biāo)準載波幅度值，載波濾波器后反饋至載波數(shù)控振蕩器； 步驟C，A tffl調(diào)節(jié)本地碼相位至接收信號碼相位，A0m調(diào)節(jié)本地載波相位至接收信號載波相位，作為載波數(shù)控振蕩器下一 CL碼導(dǎo)航周期的標(biāo)準載波幅度值，實現(xiàn)GPS L2C信號的跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種GPSL2C信號跟蹤方法，其特征在于，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(guān)加權(quán)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(quán)累加，累加結(jié)果為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種GPSL2C信號跟蹤方法，其特征在于，步驟B中，所述無跡卡爾曼濾波器UKF，通過構(gòu)建其狀態(tài)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(tài)方程包括載波相位狀態(tài)方程、碼相位狀態(tài)方程、載波幅值狀態(tài)方程，具體描述如下: 步驟B-1，載波相位狀態(tài)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(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】祝雪芬, 沈飛, 楊陽, 楊冬瑞, 陳熙源 申請人:東南大學(xué)