[发明专利]一种导航信号数据导频联合跟踪方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于导航信号跟踪技术领域，更具体地，涉及一种导航信号数据导频联合跟踪方法及装置。

背景技术

随着全球导航卫星系统(GNSS)的持续建设，导航信号体制引入了许多新的技术。与传统单数据通道的导航信号相比，导频通道的引入是现代化的导航信号体制的最大特点。对GPS和Galileo的ICD文档进行分析后可以发现，大多数新设计的导航信号均引入了导频分量，其中包括：GPS L1C、GPS L2C、GPS L5C、Galileo E1 OS、Galileo E5、Galileo E6。

导频通道的引入极大的提升了导航信号的跟踪性能。由于导频信号没有调制数据位，不存在数据位翻转的问题，所以在跟踪导频信号时，可以使用更长的相干积分时间，从而提高跟踪精度。除此之外，导频通道的载波跟踪可以使用对数据位翻转敏感的纯锁相环(Pure PLL)，而数据通道由于有数据位的翻转，其载波跟踪只能使用对数据位翻转不敏感的科斯塔斯环(Costas loop)。纯锁相环的动态牵引范围是360°，对应的相位噪声1-sigma经验门限为45°，而科斯塔斯环的动态牵引范围只有180°，对应的相位噪声1-sigma经验门限为15°，由此可见，纯锁相环的跟踪灵敏度要优于科斯塔斯环。但是这种单导频的跟踪方式却会带来另外一个问题：数据通道的信号没有参与跟踪，造成能量损失。所以在跟踪过程中如何将数据和导频联合成为现代化导航信号跟踪的研究热点。

对于导航信号数据导频联合跟踪，目前国内外已经有了许多研究成果。主要可以分为两类：一种是数据导频非相干累加，另一种是数据导频相干累加。在参考文献[1]“Trade-Off Between Data Rate and Signal Power Split in GNSS Signal Design”中提到了一种数据导频非相干联合跟踪的方法，该方法在数据通道采用科斯塔斯环，在导频通道采用纯锁相环，然后将两个环路的鉴别器输出按照一定权重相加，得到一个可供数据通道和导频通道共用的鉴别器输出。但是这种非相干的累加方法会带来平方损耗，使得跟踪精度并不是最优。除此之外，数据通道采用科斯塔斯环，其牵引范围小于导频通道的纯锁相环，这种联合方式相对单导频的跟踪灵敏度的提升并不明显。

在参考文献[2]“Dual Channel Optimizations of Tracking Schemes for E1 CBOC Signal”中，提出了一种数据导频相干累加的方法，该方法通过对数据位的估计，遍历数据通道与导频通道的可能组合方式，然后通过一定的判决方式确定最终的组合方式，将组合后的相干积分结果用于跟踪。这种方法在高载噪比的时候，能达到最佳的跟踪性能，但是在低载噪比的时候性能不佳。因此，有必要为带导频通道的导航信号提供一种性能良好且结构简单的数据导频联合跟踪的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种通用的、实现复杂度低、跟踪精度高、跟踪灵敏度高的导航信号数据导频联合跟踪方法及装置，用于带导频通道的导航信号的跟踪，并提供良好的跟踪性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种导航信号数据导频联合跟踪方法，包括以下步骤：

步骤1将数字中频信号与本地载波相乘，完成载波剥离，所述本地载波采用同向和正交两个支路；

步骤2载波剥离后的信号分别与数据基带信号和导频基带信号相乘，完成码剥离，基带信号采用超前、即时和滞后三个支路，其中所述基带信号包括所述数据基带信号和所述导频基带信号；

步骤3码剥离后的信号通过积分和清零处理，得到各个支路的相干积分结果，其中，导频通道的相干积分结果包括：同相超前I_PE、同相即时I_PP、同相滞后I_PL、正交超前Q_PE、正交即时Q_PP以及正交滞后Q_PL，数据通道的相干积分结果包括：同相超前I_DE、同相即时I_DP、同相滞后I_DL、正交超前Q_DE、正交即时Q_DP以及正交滞后Q_DL；