一種gnss接收機的動態(tài)校正算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GNSS接收機的動態(tài)校正算法，其采用差分相干技術，無需估計導航電文翻轉，大大降低了運算開銷；在相干累加之前加入動態(tài)校正環(huán)節(jié)：設計DBZP差分相干捕獲算法輸出矩陣，通過行DFT變換，提取與距離走動和距離彎曲相關的項，然后，設計Keystone變換算法去掉距離走動相關的項，然后依據相關函數在頻域的相位信息，構造相位補償函數，補償距離彎曲，進一步削弱了多普勒頻率及其變化率的影響，使得信號相干累加后的能量更加集中；而且，動態(tài)校正過程中沒有用到中間估計量，可適用于較低信噪比的環(huán)境，最終，接收機可在低信噪比且具有較高動態(tài)的應用環(huán)境下保持正常工作。
【專利說明】一種GNSS接收機的動態(tài)校正算法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于導航定位【技術領域】，具體涉及一種GNSS接收機的動態(tài)校正算法。
【背景技術】
[0002]衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(GNSS)是一種以衛(wèi)星為基礎的無線電導航系統(tǒng)，能為陸、海、空的各類載體提供全天候、不間斷、高精度、實時導航定位服務，已經應用于國民經濟與日常生活的各個領域，如地面交通監(jiān)管、飛機與船舶導航、精密受時、大地測量等。目前，全球范圍內研發(fā)最早、應用最早的衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS系統(tǒng)在我國已得到廣泛應用，我國也參與了將于近兩年建成的Galileo (伽利略)系統(tǒng)的建設，并正在自主研發(fā)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)Compass (北斗二代)，該系統(tǒng)2012年底已經在我國及其周邊地區(qū)提供定位服務。因此，研究衛(wèi)星導航及其接收機技術必將成為國內未來一段時間內的研究重點。
[0003]GNSS信號到達地面接收機時已相當微弱，比接收機內部熱噪聲低20?30dB，而且，多數接收機應用時一般處于運動狀態(tài)。因此，要提高弱信號環(huán)境下捕獲靈敏度，主要方法是增加相干累加時間，如全比特算法以及David M Lin等在2000年提出的二倍分組塊補零(Double Block Zero Padding，DBZP)的GPS信號高靈敏度捕獲算法，累加時間超過了導航電文比特長度的限制；但高動態(tài)會引起相干累加損耗，累加時間較長時，必須考慮運動的影響:當存在速度及加速度時，偽碼相關峰會隨著累加時間的變化而移動，形成所謂的距離走動和彎曲；此外利用快速傅氏變換做循環(huán)卷積時存在相關功率損失，當接收機和GNSS衛(wèi)星相對速度較大時，接收機接收的GNSS信號將產生較大的多普勒頻移，當多普勒頻移較大且積累時間較長時，將造成碼片速率發(fā)生較大變化，對碼周期產生較大影響，從而會引起相干累加損耗，造成偽碼相關峰的包絡展寬、峰值降低。因此，當累加時間較長時，必須考慮動態(tài)的影響，需進行動態(tài)校正以克服這一問題。
[0004]針對動態(tài)校正算法，目前已經出現許多研究成果，如互相關法、譜峰跟蹤法以及Yang J G>Huang X T等在2011年提出的使用Keystone變換校正距離彎曲的方法,但這些方法都只能用于高信噪比場合，在低信噪比情況下效果不好。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現有技術所存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種GNSS接收機的動態(tài)校正算法，能夠克服弱信號環(huán)境下接收機運動對GNSS信號捕獲的影響，補償運動引起的相干累加損耗、偽碼相關峰的包絡展寬和峰值降低值，提高弱信號高動態(tài)應用環(huán)境下GNSS接收機捕獲和跟蹤電路的性能；當信噪比較低、并且接收機處于運動狀態(tài)時，使用本發(fā)明動態(tài)校正算法的GNSS接收機也可穩(wěn)定的給出定位結果。
[0006]本發(fā)明是在DBZP算法的基礎上進行改進，在相干累加之前加入動態(tài)校正環(huán)節(jié)。
[0007]一種GNSS接收機的動態(tài)校正算法，包括如下步驟:
[0008](I)對DBZP輸出矩陣進行相關運算，得到相關器輸出矩陣Ψη;
[0009](2)對相關器輸出矩陣Ψη做行DFT變換(離散傅里葉變換)，得到對應的功率譜Ps (1, k)；
[0010](3)分析功率譜Ps(l，k)的相位ek，并對其進行Keystone變換得到相位以消除相位ek中的距離走動項；
[0011](4)構造相位補償函數< 以消除相位 < 中的距離彎曲項，得到相位S k ；
[0012](5)使相位5 k替換相位0 k代入功率譜Ps (1，k)中，并對新的功率譜進行DFT反變換，得到動態(tài)校正后的相關器輸出矩陣w*n，進而對該相關器輸出矩陣vl做列FFT變換
(快速傅里葉變換)，即可得到相干累加輸出。
[0013]所述的相關器輸出矩陣Fn的表達式如下:
[0014]
【權利要求】
1.一種GNSS接收機的動態(tài)校正算法，包括如下步驟: (1)對DBZP輸出矩陣進行相關運算，得到相關器輸出矩陣Fn； (2)對相關器輸出矩陣Ψη做行DFT變換，得到對應的功率譜Ps(I，k)； (3)分析功率譜Ps(l,k)的相位Θ k，并對其進行Keystone變換得到相位0 ,以消除相位Θ k中的距離走動項； (4)構造相位補償函數&以消除相位3中的距離彎曲項，得到相位Sk; (5)使相位3,替換相位Θ,代入功率譜ps(l，k)中，并對新的功率譜進行DFT反變換，得到動態(tài)校正后的相關器輸出矩陣ψ進而對該相關器輸出矩陣做列FFT變換，即可得到相干累加輸出。
2.根據權利要求1所述的動態(tài)校正算法，其特征在于:所述的相關器輸出矩陣Ψη的表達式如下:
3.根據權利要求1所述的動態(tài)校正算法，其特征在于:所述的功率譜Ps(l，k)的表達式如下:
4.根據權利要求1所述的動態(tài)校正算法，其特征在于:所述的相位^的表達式如下:
5.根據權利要求1所述的動態(tài)校正算法，其特征在于:所述的相位補償函數<的表達式如下:
6.根據權利要求1所述的動態(tài)校正算法，其特征在于:所述的步驟(4)中根據以下公式消除相位《中的距離彎曲項，得到相位5 k:
【文檔編號】G01S19/23GK103809192SQ201410064414
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權日:2014年2月25日
【發(fā)明者】高法欽 申請人:浙江理工大學