[发明专利]一种GNSS接收机的载波跟踪方法及载波跟踪环路

说明书

技术领域

本发明属于GNSS信号处理技术领域，尤其涉及一种GNSS接收机的载波跟踪方法及载波跟踪环路。

背景技术

GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)接收机可应用于美国的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(格洛纳斯系统)、中国的Compass(北斗系统)和欧盟的Galileo(伽利略定位系统)。

GNSS接收机是接收卫星信号的设备，其主要功能是接收卫星信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经过简单的数据处理实现实时导航和定位。GNSS接收机捕获到卫星发射的信号后，得到卫星的载波频率和扩频码，进而可以解调出导航数据电文用于完成用户的定位。但是，GNSS接收机在捕获过程中只能得到载波频率和扩频码码相位的大概值，所以在完成捕获之后要进入跟踪环路，进一步确定载波频率和扩频码的码相位，同时跟踪已经确定的载波频率和扩频码的码相位。

现有的载波跟踪技术主要包括两种：一、利用三组载波数控振荡器NCO进行频偏估计(如图1所示)，三组载波NCO产生的本地载波的频率分别为中心频率f_s、f_s-10Hz和f_s+10Hz，分别利用各个本地载波对经过接收机前端处理的中频信号进行解调，获得三个基带信号，之后分别对三个基带信号在20ms内进行相干积分和10次非相干累加，计算左频移的增益和右频移的增益之间的差值，并将该差值作为鉴频信号送入环路滤波器，环路滤波器产生的频偏置数传输至三组载波NCO中，完成频率跟踪；二、基于快速傅里叶变换实现频偏估计(如图2所示)，利用载波NCO产生的本地载波对经过接收机前端处理的中频信号进行解调，获得基带信号，对基带信号以20ms为周期进行快速傅里叶变换，获得的频域信号，对频域信号进行10次非相干累加，之后找出最大频点，并将位于该最大频点左右两侧频点的增益相减，将两增益之间的差值输入环路滤波器，环路滤波器基于该差值输出频偏置数，并传输至载波NCO中，完成频率跟踪。

但是，上述的两种频率跟踪技术存在如下缺点：第一种频率跟踪技术的实现，要依赖于三组载波NCO，这使得数字电路规模急剧增大，电路结构复杂；第二种频率跟踪技术中，要对基带信号进行快速傅里叶变换，需要引入额外的运算模块，增大了电路规模，而且由于快速傅里叶变换的运算量很大，因此必须使用高性能的器件才能完成大量运算，进一步增大了系统成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种GNSS接收机的载波跟踪方法及载波跟踪环路，解决现有技术中存在的电路规模大、电路结构复杂、对器件性能要求高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种GNSS接收机的载波跟踪方法，包括：

利用相位相差90°的两个本地中频载波对接收到的中频信号进行解调，获得两个基带信号I和Q；

利用本地扩频码分别对两个基带信号I和Q进行解扩处理，获得两个解扩后的基带信号I1和Q1，并存储；

将所述两个解扩后的基带信号I1和Q1分别与码计数进行乘法运算，获得两个运算结果I2和Q2，并存储；

计算解扩后的基带信号I1和运算结果Q2的乘积与解扩后的基带信号I2和运算结果Q1的乘积之间的差值；

根据所述差值确定频偏置数，利用所述频偏置数调整所述两个本地中频载波的频率。

一种GNSS接收机的载波跟踪环路，包括解调单元、解扩单元、第一运算单元、累加器、第二运算单元和环路滤波器；

所述解调单元中的中频载波NCO产生两个相位相差90°的本地中频载波，利用所述两个相位相差90°的本地中频载波对接收到的中频信号进行调制，获得两个基带信号I和Q，并输出至所述解扩单元；

所述解扩单元中的码NCO产生本地扩频码和码计数，利用所述本地扩频码分别对所述两个基带信号I和Q进行解扩，剥离所述基带信号中的扩频码，获得两个解扩后的基带信号I1和Q1，并输出所述两个解扩后的基带信号I1和Q1至所述累加器和所述第一运算单元，同时输出所述码计数至所述第一运算单元；

所述第一运算单元用于分别计算所述两个解扩后的基带信号I1和Q1与所述码计数的乘积，并将两个计算结果I2和Q2输出至所述累加器；

所述累加器用于暂存所述两个解扩后的基带信号I1和Q1、以及所述两个计算结果I2和Q2，当满足触发条件后输出至所述第二运算单元，并进行清零；