[发明专利]在跟踪无线电导航信号期间载波相位不一致性的检测和校正

说明书

技术领域

本发明涉及利用卫星的无线电导航，明显地涉及GNSS（全球导航卫星系统）类型的卫星无线电导航，更具体而言涉及GPS（全球定位系统）、伽利略（Galileo）、格洛纳斯GLONASS（全球导航卫星系统）的卫星无线电导航。

背景技术

利用卫星无线电导航，可以通过接近于三角测量的方法来获得接收器的位置。距离从卫星所发送的信号来测量。

更具体而言，用于经由卫星进行定位的接收器显然允许传递一组集成的伪速度或多普勒，其中每个伪速度或多普勒表示连接接收器和每个卫星的轴上的投影，以获得接收器和该卫星之间的相对速度向量。

由卫星发射的信号是通过利用扩频码调制信号的载波而形成的。因此，卫星信号允许用于定位接收器的两种测量。此外，利用扩频码对载波的调制在谱带内扩展频谱，其增大系统的抗干扰能力。并且，可附加地，这赋予将卫星解除关联的可能性（在GPS情况下通过针对每个卫星使用不同的编码）。

第一种测量使用接收信号的编码。不同于基于载波（如下所述）的测量，基于编码的测量不是模糊的，这是因为接收器能够评价卫星和接收器之间的编码周期整数。但是，基于编码的测量远不如基于载波的测量精确。

第二种测量是基于接收器载波的测量。基于载波的测量精确但模糊。实际上，接收器仅能够评价载波的相位，因此卫星和接收器之间的波长的数目维持未知：因此存在需要消除的模糊性。

为了执行这两种类型的测量，接收器获取和跟踪接收的信号。为此，其生成编码和载波的副本（称为本地副本），其与接收信号相关。由于编码和载波是不一致的信息片段，因此编码和载波副本的生成隶属于两个不同的环。

载波环一般是锁相环（PLL）。编码环就其本身一般包括双相关，以允许评价本地编码和接收的编码之间的位移，接收的编码是与可测量的能量差相对应的。

接收器使用这两种环，以便获得不模糊的准确测量。

在第一阶段（所谓的获取阶段）中，接收器在开环中工作，以通过测试本地编码和本地载波上的若干位置和速度假设来寻找接收信号。每个控制环在其输入（针对编码的位置和针对载波的频率）上的不确定性变得小于该环的判别式的应用域的时候是闭合。

因此，两个环在用于跟踪接收信号的阶段期间是互补的：载波环提供准确性，而编码环提供鲁棒性。

但是，载波环的反馈误差的来源是由于来自卫星的波的电离层交叉。

这种不准确性造成载波环上的周期跳跃，因此测量误差不一定引起载波环的解锁，从而不存在载波环的重锁步骤：因此导航解发生差错。

发明内容

本发明允许克服上述缺陷。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种用于借助载波锁相环、跟踪通过载波从卫星接收的信号的载波相位的方法，所述信号是由载波的导航系统获取，所述导航系统包括通过无线电导航的定位接收器和自包含单元，所述接收器适用于获得和跟踪来自卫星的信号的载波的相位。

所述方法包括以下步骤：

-确定所述载波相位环的闭环控制误差，所述闭环控制误差是在两个采样时刻之间确定的并对应于第一相位偏离；

-利用所述自包含单元确定所述两个采样时刻之间的载波的加速度变化；

-将加速度变化投影在卫星-接收器视轴上，以便获得第二相位偏离；

-比较第一相位偏离和第二相位偏离，以便检测由所述载波相位环所跟踪的载波相位的测量结果的误差。

根据本发明的方法还可以包括以下步骤中的任意一个：

-所述载波的加速度变化是利用导航系统的模块中实现的数字模型来获得的；

-所述载波的加速度变化是利用导航系统的惯性单元来确定的；

-所述比较包括确定第一偏离与第二偏离的不一致性；

-所述不一致性在一滑动时段期间被积分，并随后被与阈值比较，所述滑动时段的持续时间在载波相位环的过滤的时刻的一至五倍的数量级上并且所述阈值通常为λ/4，所述方法包括用于从来自于自包含单元的相位偏离{δγ_n·δt²}_投影的来生成接收信号的副本信号的步骤；

-其包括用于从来自于所生成的副本信号的积分多普勒来确定导航解的步骤；

-如果不一致性大于阈值，该阈值通常在λ/4的数量级上，所述方法则包括用于校正导航解所需的积分多普勒的步骤，所述校正包括向积分多普勒添加项k·λ/2，以使得积分的不一致性的绝对值小于阈值，该阈值通常在λ/4的数量级上，其中k是相关的整数；

-其包括用于从校正后的积分多普勒确定导航解的步骤；