一種弱信號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的位同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，是一種用在弱信號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航定位 接收機(jī)上的位同步技術(shù)。
[0002] 技術(shù)背景
[0003] 接收端進(jìn)行衛(wèi)星定位需要進(jìn)行幾個(gè)過(guò)程，首先要對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行捕獲，通過(guò)對(duì)可能存 在的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行頻率和碼相位捜索，確定真實(shí)的衛(wèi)星信號(hào)；然后把對(duì)應(yīng)衛(wèi)星的碼相位和 多普勒頻率傳遞到跟蹤部分對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行持續(xù)的跟蹤處理；接收機(jī)成功跟蹤衛(wèi)星信號(hào) 后，一方面會(huì)輸出衛(wèi)星的碼相位和多普勒頻率來(lái)進(jìn)行偽距的生成，得到衛(wèi)星和接收機(jī)的空 間距離；另一方面則需要進(jìn)行導(dǎo)航電文的解調(diào)，獲取衛(wèi)星的軌道和位置參數(shù)，然后結(jié)合空間 偽距，最終完成位置和速度解算。
[0004] 在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)實(shí)現(xiàn)定位的過(guò)程中，導(dǎo)航電文的同步和解調(diào)是至關(guān)重要的部 分，而位同步則是導(dǎo)航電文同步和解調(diào)的基礎(chǔ)。衛(wèi)星信號(hào)除了載波和導(dǎo)航電文信息外，還經(jīng) 過(guò)了偽隨機(jī)碼調(diào)制，偽隨機(jī)碼的周期為1ms，而導(dǎo)航電文的碼率為50bps，因此一個(gè)導(dǎo)航電 文比特包含了 20個(gè)偽隨機(jī)碼周期。接收機(jī)通過(guò)捕獲和跟蹤后，便完成了對(duì)偽隨機(jī)碼的同步 過(guò)程，該時(shí)候1ms的偽隨機(jī)碼已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)，接下來(lái)則需要找到ms之間的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)，也就是導(dǎo)航電 文的比特邊沿，該個(gè)過(guò)程就是位同步。只有實(shí)現(xiàn)了位同步，接收機(jī)才能準(zhǔn)確掌握準(zhǔn)確的比特 位置，從而進(jìn)行帖同步操作，最終準(zhǔn)確解調(diào)出導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成定位。
[0005] 位同步的效果不但會(huì)影響長(zhǎng)時(shí)間相干積分的效果，而且會(huì)直接影響導(dǎo)航電文的解 調(diào)的準(zhǔn)確度；而位同步的速度也是接收機(jī)定位時(shí)間的一個(gè)關(guān)鍵因素，因此采用一種準(zhǔn)確而 且高效的位同步方法是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)必須考慮的問(wèn)題。一般常用的位同步方法包括傳統(tǒng) 的直方圖法，K-P法等。傳統(tǒng)的直方圖方法通過(guò)統(tǒng)計(jì)不同位置ms間的符號(hào)變化來(lái)確定最終 比特邊沿，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在強(qiáng)信號(hào)下準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。但在弱信號(hào)情況下或者信號(hào)強(qiáng)度變 化較快的環(huán)境下，由于該方法只考慮了ms相干積分值間的符號(hào)跳變，所W位同步的準(zhǔn)確度 會(huì)降低很多。而K-P法是通過(guò)比較不同位置作為起沿的20ms相干積分累加和，把其中最大 的位置作為比特邊界。該方法在弱信號(hào)環(huán)境下準(zhǔn)確度相比直方圖有較大的提高。但該種方 法由于是統(tǒng)計(jì)20ms的能量，在強(qiáng)弱信號(hào)交替的環(huán)境下并不能很準(zhǔn)確反映ms之間的具體能 量差異。因此如果能采用一種實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能體現(xiàn)ms間積分能量差異的位同步方法具有很高 的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種快速和準(zhǔn)確判別比特邊沿位 置的弱信號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)位同步方法， 本發(fā)明的技術(shù)方案詳細(xì)如下： 一種弱信號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的位同步方法，用于衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)上的位同步，其特 征在于，包括w下步驟： (1) 待導(dǎo)航定位接收機(jī)跟蹤穩(wěn)定后，W20ms為周期，連續(xù)讀取跟蹤通道I支路輸出的每 1ms的相干積分值，然后按照1~20的順序進(jìn)行循環(huán)編號(hào)； (2) 對(duì)于每個(gè)相干積分值，用當(dāng)前1ms相干積分值減去前1ms相干積分值，將結(jié)果取絕 對(duì)值后，按照當(dāng)前1ms的編號(hào)進(jìn)行分組累加； (3 )W20ms為周期，對(duì)每個(gè)輸入的1ms相干積分值進(jìn)行步驟（2 )的操作，完成多個(gè)比特 周期，使得比特位連續(xù)不變化的概率降到設(shè)定的可接受的水平后，得到對(duì)應(yīng)編號(hào)1~20的 20個(gè)積分累加值； (4) 從20個(gè)積分累加值中找出最大的積分累加值和相應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度，并記錄其對(duì)應(yīng)的 編號(hào)；把其余的19個(gè)積分累加值求平均，得到一個(gè)平均噪聲累加值和噪聲強(qiáng)度； (5) 根據(jù)步驟（4)所得到的信號(hào)強(qiáng)度和噪聲強(qiáng)度的比值判斷同步是否成功，如果所得比 值滿(mǎn)足條件，則認(rèn)為位同步成功，輸出當(dāng)前最大積分值位置對(duì)應(yīng)的編號(hào)即為比特跳變邊沿； 若條件不滿(mǎn)足，則按照（2)~（3)的步驟再處理一個(gè)20ms的比特周期，然后按照步驟（4)求 出一個(gè)新的最大積分累加值和平均噪聲累加值，重復(fù)步驟（5)，直到條件滿(mǎn)足，位同步完成。
[0007] 優(yōu)選的，在對(duì)相干積分值編號(hào)為1與前1ms相干積分值的處理為：當(dāng)前編號(hào)為1的 時(shí)候，由于循環(huán)性，其前一個(gè)相干積分值為上一個(gè)處理周期的第20個(gè)編號(hào)的相干積分值。
[0008] 優(yōu)選的，假設(shè)當(dāng)前1ms相干積分值為' (巧，前一個(gè)1ms的相干積分值為k:(k- 1) ，后一個(gè)1ms的相干積分值為！s(k^i)，將當(dāng)前1ms積分值與前1ms積分值求差，然后取絕 對(duì)值，按照當(dāng)前1ms編號(hào)進(jìn)行分組累加，然后待下一個(gè)1ms的到來(lái)，W此循環(huán)，當(dāng)前編號(hào)上的 積分累加值如公式1所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種弱信號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的位同