[发明专利]一种GNSS接收机的动态校正算法

说明书

技术领域

本发明属于导航定位技术领域，具体涉及一种GNSS接收机的动态校正算法。

背景技术

卫星导航定位系统（GNSS）是一种以卫星为基础的无线电导航系统，能为陆、海、空的各类载体提供全天候、不间断、高精度、实时导航定位服务，已经应用于国民经济与日常生活的各个领域，如地面交通监管、飞机与船舶导航、精密受时、大地测量等。目前，全球范围内研发最早、应用最早的卫星定位系统GPS系统在我国已得到广泛应用，我国也参与了将于近两年建成的Galileo（伽利略）系统的建设，并正在自主研发全球卫星定位系统Compass（北斗二代），该系统2012年底已经在我国及其周边地区提供定位服务。因此，研究卫星导航及其接收机技术必将成为国内未来一段时间内的研究重点。

GNSS信号到达地面接收机时已相当微弱，比接收机内部热噪声低20～30dB，而且，多数接收机应用时一般处于运动状态。因此，要提高弱信号环境下捕获灵敏度，主要方法是增加相干累加时间，如全比特算法以及David M Lin等在2000年提出的二倍分组块补零（Double Block Zero Padding，DBZP）的GPS信号高灵敏度捕获算法，累加时间超过了导航电文比特长度的限制；但高动态会引起相干累加损耗，累加时间较长时，必须考虑运动的影响：当存在速度及加速度时，伪码相关峰会随着累加时间的变化而移动，形成所谓的距离走动和弯曲；此外利用快速傅氏变换做循环卷积时存在相关功率损失，当接收机和GNSS卫星相对速度较大时，接收机接收的GNSS信号将产生较大的多普勒频移，当多普勒频移较大且积累时间较长时，将造成码片速率发生较大变化，对码周期产生较大影响，从而会引起相干累加损耗，造成伪码相关峰的包络展宽、峰值降低。因此，当累加时间较长时，必须考虑动态的影响，需进行动态校正以克服这一问题。

针对动态校正算法，目前已经出现许多研究成果，如互相关法、谱峰跟踪法以及Yang J G、Huang X T等在2011年提出的使用Keystone变换校正距离弯曲的方法，但这些方法都只能用于高信噪比场合，在低信噪比情况下效果不好。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种GNSS接收机的动态校正算法，能够克服弱信号环境下接收机运动对GNSS信号捕获的影响，补偿运动引起的相干累加损耗、伪码相关峰的包络展宽和峰值降低值，提高弱信号高动态应用环境下GNSS接收机捕获和跟踪电路的性能；当信噪比较低、并且接收机处于运动状态时，使用本发明动态校正算法的GNSS接收机也可稳定的给出定位结果。

本发明是在DBZP算法的基础上进行改进，在相干累加之前加入动态校正环节。

一种GNSS接收机的动态校正算法，包括如下步骤：

（1）对DBZP输出矩阵进行相关运算，得到相关器输出矩阵ψ_n；

（2）对相关器输出矩阵ψ_n做行DFT变换(离散傅里叶变换)，得到对应的功率谱P_s(l,k)；

（3）分析功率谱P_s(l,k)的相位θ_k，并对其进行Keystone变换得到相位以消除相位θ_k中的距离走动项；

（4）构造相位补偿函数以消除相位中的距离弯曲项，得到相位δ_k；

（5）使相位δ_k替换相位θ_k代入功率谱P_s(l,k)中，并对新的功率谱进行DFT反变换，得到动态校正后的相关器输出矩阵进而对该相关器输出矩阵做列FFT变换(快速傅里叶变换)，即可得到相干累加输出。

所述的相关器输出矩阵ψ_n的表达式如下：