[发明专利]一种基于悲观计数器的卫星导航环路参数设置装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于悲观计数器的卫星导航环路参数设置装置及方法,利用悲观计数器的计数值作为输入，用于调整环路的参数，其实现过程简单方便，不会增加任何的复杂度，非常适合工程实现和应用。

技术领域

本发明涉及高精度卫星导航接收机，特别是一种基于悲观计数器的卫星导航环路参数设置装置及方法。

背景技术

相位锁定环路(锁相环，PLL)是以锁定输入载波信号的相位为目标的一种载波环实现形式。锁相环是卫星导航接收机中必不可缺的部分。数字锁相环由鉴相器，环路滤波器和数字振荡器三个部分组成。其中，环路滤波器的参数设置是整个锁相环是否能够精确锁定的关键。环路噪声带宽，环路阶数，以及环路系数的设计是环路滤波器参数设置的三个关键环节。传统三阶环路滤波器模型如图1所示，K₁，K₂和K₃为环路滤波器参数，其取值取决于环路噪声带宽。而环路噪声带宽的取值必须在低噪声和高动态之间做出平衡和选择，因而，自适应的环路噪声带宽是能随着用户动态应力的强弱不同而实时地、自适应地得到调整。与此同时，环路的阶数和环路系数的设计也随之调整。

比较常见的自适应环路参数设置为将基于卡尔曼滤波的自适应环路参数设置方法。卡尔曼滤波技术以环路鉴相器的输出作为测量值输入，以相位差异、多普勒频移和多普勒频移变化率作为被估算的滤波状态变量，并用状态方程将这三个变量联系起来。根据测量输入值的噪声情况，卡尔曼滤波器可以自动地调节测量值在滤波结果中的权重或者增益，进而得到一个低噪的滤波结果。然而，基于卡尔曼滤波技术的自适应环路参数调整方法实现过程比较复杂，对于卡尔曼滤波器的参数也需要不断地调整，不适合工程实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于悲观计数器的卫星导航环路参数设置装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于悲观计数器的卫星导航环路参数设置装置，包括：

鉴相器，鉴相器的输入为基带信号的能量；

悲/乐观计数器：用于接收鉴相器的输出信号，若鉴相器输出信号的值小于0.7，悲观计数器清零，乐观计数器加1；若鉴相器输出信号的值大于0.7，悲观计数器加1，乐观计数器清零；

环路滤波器：用于利用悲观计数器的值计算环路参数，并在计算好环路参数后，接收所述鉴相器的输出信号，对鉴相器的输出信号、环路参数、悲观计数器的值进行运算处理，得到需要调整的频率改变量，并送入数字振荡器；其中，本发明考虑三阶环路的自适应参数调整，而加速度估计器为第三阶环路，速度估计器为第二阶环路，比例支路为第一阶环路，T代表环路相干积分时间长度；

数字振荡器：用于输出调整后的本振频率。

所述环形滤波器包括加速度估计器、速度估计器、比例支路。

所述加速度估计器系数表达式K₃的表达式为：其中MAX_D为悲观计数器的最大值，B_n为初始噪声带宽；K₃的初始值为

所述速度估计器系数表达式K₂的表达式为K₂的初始值为：

所述比例支路系数表达式为K₁的初始值为：

环路失锁状态下，设置初始噪声带宽为B_n＝110Hz；环路锁定状态下，设置初始噪声带宽为B_n＝25Hz。