[发明专利]一种二进制偏移载波射频导航信号跟踪方法

说明书

技术领域

本发明一种导航信号跟踪方法，特别是一种二进制偏移载波射频导航信号跟踪方法，属于卫星导航信号接收领域。

背景技术

随着GPS、Galileo、GLONASS和北斗导航发展，产生了新型信号调制方式，即BOC(二进制载波调制)。新型BOC信号具有裂变的频谱，改变相应的参数可以改变导航信号频谱在中心频点左右位置；BOC信号具有多峰和窄相关峰特性，窄相关峰提高了信号的跟踪精度和抗干扰能力，而多峰特性给信号的正确捕获、跟踪提出一定挑战。

目前针对BOC信号的多峰特性，国内外学者提出了很多改进方法。Fishman提出的双边带捕获算法，将BOC信号看成是两个边带的BPSK(m)的和，通过前端滤波器滤波后进行BPSK处理。其缺点包括：

a)增加前端滤波器，增加了系统的复杂度；

b)两个滤波器不一致也会带来误差；

c)BPSK的处理方法对信号的跟踪精度也有一定的影响。

Martin提出的BPSK_LIKE的捕获跟踪方法是将BOC(n,m)的信号与频率为FC-FS和FC+FS的两个载波相乘后与本地伪码相关，实现过程非常简单，其自相关函数与BPSK非常的相似。BPSK_LIKE能很好的解决多峰问题，缺点是跟踪精度比BOC窄相关峰的跟踪精度差很多，对于BOC(1,1)其跟踪精度是正常BOC窄相关峰跟踪精度一半。

Olivier Julien在其博士论文中提出了ASPeCT相关方法，该方法采用BOC调制信号自相关函数与伪码和BOC调制信号的互相关函数两种相关函数相减，消除BOC调制信号自相关函数的边锋。该方法缺点只适用于副载波和伪码速率相同的调制信号。

北京航空航天大学的杨再秀、耿生群等发表的BOC跟踪专利方法采用三环跟踪方法，将伪码、副载波和载波采用三个环路分别进行跟踪，其中将副载波当作码环进行跟踪。该方法很好的解决了多峰的问题，该方法缺点结构比较复杂，且多一个副载波跟踪环路，资源占用量大。

在国内的一些文献中提出子载波消除法。利用估计载波的方法来估计子载波，从而消除相关性，针对子载波产生一个同相分量和正交分量(将子载波偏移周期)，相当于将信号在“子载波空间“中再次正交分解。具体做法是：首先根据载波产生一个同相分量和正交分量；然后对每一分量进一步分解，即针对子载波再分别产生一组同相/正交分量；将这四个信号分别与接收信号做相干积分后平方相加。最后得到的自相关函数具有很好的单峰性。该方法的主要缺点是结构比较复杂，需要大量的相关器。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种二进制偏移载波射频导航信号跟踪方法，结合了BPSK跟踪和BOC跟踪的特点，可以快速、准确地完成二进制偏移载波射频导航信号的跟踪，跟踪精度高，资源占用小，最大程度上满足了二进制偏移载波射频导航信号跟踪的需求。

本发明的技术解决方案是：一种二进制偏移载波射频导航信号跟踪方法，步骤如下：

(1)FPGA接收二进制偏移载波射频导航信号BOC(n,m)，将射频导航信号BOC(n,m)下变频到中频信号后，再经模数转换器采样得到中频为f₀的数字导航信号BOC_IF(n,m)；

(2)FPGA通过码数字频率合成器生成本地BPSK扩频码Code_bpsk_local，所述本地BPSK扩频码的码速率为f_c＝m*1.023MHz；BPSK扩频码的频率控制字其中N为码数字频率合成器中相位累加器的位宽，f_clk为FPGA的工作主钟频率，将化简为没有最小公约数的分数形式后，将数字频率合成器的相位累加器位宽拓展为N'，所述N'等于N+m'-1；

(3)根据步骤(2)中本地BPSK扩频码变化的相位累加器生成本地副载波Code_{deputy_carr}_local，所述本地副载波码速率为f_c′＝n*1.023MHz；

(4)调整本地BPSK扩频码与本地副载波，使得在本地扩频码由0跳变到1的翻转时刻与本地副载波由0跳变到1的翻转时刻对齐；