[发明专利]适用于单比特量化北斗接收机的载波跟踪方法

摘要

本发明一种适用于单比特量化北斗接收机的载波跟踪方法，将单比特量化北斗接收机乘累加器的输出作为信号跟踪处理器的输入，先进行信噪比SNR值估计，利用所估计的信噪比SNR值计算卡尔曼滤波过程中需要的滤波参数，使用卡尔曼滤波器预测并校正载波频率和载波相位偏移值，由于本发明针对单比特量化下信号相干积分输出结果的误差函数进行建模，并使用卡尔曼滤波器对积分结果做滤波处理，因此可有效抑制量化误差对信号跟踪性能的影响。

主权项

一种适用于单比特量化北斗接收机的载波跟踪方法，其中北斗接收机包含一北斗二代卫星导航信号频段天线，一混频器，用于将接收到的北斗二代卫星导航射频信号下变频至中频频点；一单比特模数转换器，用于将北斗二代卫星导航中频信号量化为单比特数字信号s(k)，中频信号极性为正时，量化后的数字信号为+1，中频信号极性为负时，量化后的数字信号为‑1；一数控振荡器，用于产生I/Q两路本地载波信号r(k)，产生方法为：r(k)＝sgn[cos(ωokT+θo)]+jsgn[sin(ωokT+θo)]其中sgn(x)表示对x取符号，j为虚数符号，ωo为指定的载波频率，θo为载波相位偏移，k为采样点计数值，T为单比特模数转换器的采样间隔，r(k)的实数部分作为I路本地载波信号与单比特数字信号s(k)相乘，r(k)的虚数部分作为Q路本地载波信号与单比特数字信号s(k)相乘；一码发生器，用于产生北斗二代卫星导航信号的C/A码，送入乘累加器，与混频后I/Q路的信号做相关运算；两个乘累加器，分别用于完成I/Q路信号的相关运算，乘累加器的输出记y(i)，计算过程可表示为：y(i)=1NΣk=iN+1(i+1)Ns(k)r(k)]]>其中N表示一次完整乘累加过程包含的采样点数量，i表示当前乘累加过程序号；一信号跟踪处理器，完成对接收信号的载波频率、相位偏移量的跟踪处理过程，输入为乘累加器的输出y(i)，输出为载波频率ωo、载波相位偏移θo，其特征在于所述信号跟踪处理器对载波跟踪处理过程包括如下步骤：步骤1、将单比特量化北斗接收机乘累加器的输出y(i)作为信号跟踪处理器的输入，先进行信噪比SNR值估计，利用所估计的信噪比SNR值计算卡尔曼滤波过程中需要的滤波参数hλ；步骤2、滤波参数hλ的计算方法为：hλ=α-β∫-ππerfc(2SNRcosφ)dφ]]>式中α,β为固定参数，其中erfc函数定义为：erfc(x)=2π∫x∞exp(-t2)dt]]>其中Exp()表示指数函数，变量Φ和t为积分式的积分指示变量；步骤3、使用卡尔曼滤波器预测并校正载波频率和载波相位偏移值的过程为：预测过程：Xi+1|i＝AXi,Pi+1|i＝APiAT+Q校正过程：Xi+1＝Xi+1|i+Li[y(i)‑hληXi+1|i],Pi+1＝(I‑hλLiη)Pi+1|i其中Xi＝[θo,ωo,ωa]，η＝[1 NT/2 N2T2/6]，Li为卡尔曼滤波增益，Pi为状态估计协方差矩阵，A为状态转移矩阵，AT为A的变换矩阵，Q为过程噪声协方差矩阵，I为单位矩阵。