本發(fā)明適用于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明允許接收器計(jì)算非模糊鑒別器值，以用于跟蹤具有多個(gè)自相關(guān)峰的gnss定位信號(hào)。

背景技術(shù)：

存在已經(jīng)被全面部署多年的兩個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)(美國的全球定位系統(tǒng)，俄國的glonass)，以及正在部署中的另外兩個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(中國的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)以及歐洲的伽利略系統(tǒng))。這些系統(tǒng)依賴于相同的原理：從環(huán)繞非對地靜止軌道運(yùn)行的多個(gè)衛(wèi)星廣播微波無線電信號(hào)；該信號(hào)攜帶prn(偽隨機(jī)噪聲)代碼，該prn代碼與被配置為接收廣播信號(hào)的接收器中的本地副本相關(guān)；當(dāng)接收器能夠從衛(wèi)星獲取并跟蹤信號(hào)時(shí)，其處理能力使用相關(guān)處理對代碼信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并且計(jì)算偽距，偽距是在接收器與衛(wèi)星之間的距離。結(jié)合從其它衛(wèi)星(通常為三個(gè)衛(wèi)星)獲取的偽距而使用這個(gè)偽距來確定位置、速度和時(shí)間(pvt)。

由衛(wèi)星發(fā)送的一些無線電導(dǎo)航信號(hào)公知為boc信號(hào)(二進(jìn)制偏移載波調(diào)制)，其中載波首先被prn代碼調(diào)制并且然后被副載波調(diào)制。得到的信號(hào)具有譜，該譜具有位于載波頻率的任一側(cè)上的兩個(gè)主波瓣，因此允許與使用相同載波頻率的其它信號(hào)共存。boc信號(hào)被稱為boc(m,n)，其中代碼信號(hào)的碼片速率是n*1.023mcps(兆碼片每秒)，并且副載波頻率是m*1.023mhz。這些信號(hào)而不是傳統(tǒng)的bpsk調(diào)制信號(hào)被選擇用于gnss定位，因?yàn)檫@些信號(hào)顯示了較好的精度。伽利略和北斗使用了boc信號(hào)的不同變型，并且gps3系統(tǒng)將使用boc信號(hào)的不同變型。

已經(jīng)證明，與對bpsk信號(hào)的跟蹤相比，對boc信號(hào)的跟蹤提供了更精確且魯棒的定位信息，主要?dú)w功于自相關(guān)函數(shù)峰的較為尖銳的斜率以及其較大的帶寬。然而，與bpsk信號(hào)不同的是，boc信號(hào)自相關(guān)函數(shù)顯示了與主峰競爭的多個(gè)側(cè)峰，并且顯示了與主峰的幅值相當(dāng)?shù)姆怠?/p>

在存在諸如噪聲或干涉之類的誤差源的情況下，對boc信號(hào)的跟蹤可能導(dǎo)致boc互相關(guān)函數(shù)的側(cè)峰中的一個(gè)側(cè)峰上的同步。因此，跟蹤環(huán)路可以得以被鎖定在正確的位置(在互相關(guān)的主峰上)，或者被鎖定在錯(cuò)誤的位置(在互相關(guān)的側(cè)峰上)，這產(chǎn)生了可以高于9.7m(boc(15,2.5)的情況)的測距誤差。

由于在信號(hào)傳播期間出現(xiàn)的環(huán)境反射，定位信號(hào)也可以被多路徑影響。尤其是當(dāng)在城市環(huán)境或室內(nèi)環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，存在這些多路徑反射。對多路徑信號(hào)的接收在復(fù)合信號(hào)的復(fù)合互相關(guān)函數(shù)中產(chǎn)生了偽影，多路徑峰從原始峰移位了與主路徑和多路徑之間的延遲相對應(yīng)的距離。

多種現(xiàn)有技術(shù)都在處理使boc信號(hào)的主峰上的跟蹤同步的問題，但是這些技術(shù)并未充分考慮在多路徑環(huán)境下的傳播。

在這些技術(shù)中，在歐洲專利ep2382484b1中描述的雙鑒別器技術(shù)涉及基于boc信號(hào)的擴(kuò)頻碼和副載波分量的兩個(gè)鑒別器的并行計(jì)算。第一鑒別器計(jì)算(被稱為非模糊鑒別器計(jì)算)導(dǎo)致對跟蹤位置的非模糊確定，與第二鑒別器計(jì)算不同，第二鑒別器計(jì)算是模糊的。然而，相比于第一鑒別器計(jì)算，第二鑒別器計(jì)算更加精確并且對噪聲和多路徑反射較為不敏感。在雙鑒別器技術(shù)中，選擇單元被配置為將第一鑒別器的值與閾值進(jìn)行比較，并且取決于這個(gè)比較的結(jié)果來選擇在跟蹤環(huán)路中使用的鑒別器值。如果這個(gè)技術(shù)公知為在高斯傳播環(huán)境下非常準(zhǔn)確，那么當(dāng)傳播環(huán)境顯示出多路徑反射時(shí)性能下降。此下降的主要原因來自多路徑反射尤其影響非模糊鑒別器的形狀的事實(shí)。因此，這個(gè)鑒別器值與閾值的比較顯示了相當(dāng)大數(shù)量的虛假警報(bào)和非檢測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過計(jì)算精度等于模糊鑒別器的精度的單個(gè)非模糊鑒別器來提供相對于雙鑒別器技術(shù)的改進(jìn)，因而去除了將非模糊鑒別器值與閾值進(jìn)行比較的需要以及相關(guān)聯(lián)的誤差。這種鑒別器用于接收器中以用于跟蹤gnss定位信號(hào)，并且當(dāng)在多路徑反射傳播環(huán)境下進(jìn)行操作時(shí)顯示了準(zhǔn)確的結(jié)果。

為此，本發(fā)明公開了一種接收器，其用于跟蹤包括經(jīng)副載波和擴(kuò)頻碼調(diào)制的載波的gnss定位信號(hào)。該接收器包括：

-至少一個(gè)跟蹤環(huán)路，其被配置為根據(jù)所述gnss定位信號(hào)來計(jì)算第一偽距，

-第一鑒別電路，其被配置為根據(jù)所述gnss定位信號(hào)的副載波和擴(kuò)頻碼來計(jì)算模糊鑒別器值，

-計(jì)算電路，其被配置為計(jì)算表示所述gnss定位信號(hào)的跟蹤誤差的值，

-第二鑒別電路，其被配置為選擇所述模糊鑒別器值和由計(jì)算電路所計(jì)算的所述值中的一個(gè)，并且生成第一非模糊鑒別器值，該第一非模糊鑒別器值的幅值基于所選擇的值的幅值，并且該第一非模糊鑒別器值的符號(hào)是由計(jì)算電路所計(jì)算的所述值的符號(hào)。

有利地，第二鑒別電路基于控制信號(hào)而在模糊鑒別器值與由計(jì)算電路所計(jì)算的值之間進(jìn)行選擇。

有利地，關(guān)于多個(gè)連續(xù)測量結(jié)果對由計(jì)算電路所計(jì)算的值進(jìn)行平滑。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算電路被配置為根據(jù)gnss定位信號(hào)的副載波和擴(kuò)頻碼與參考信號(hào)的即時(shí)位置、早期位置(earlyposition)和后期位置(lateposition)之間的相關(guān)性來計(jì)算第二非模糊鑒別器。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算電路被配置為根據(jù)gnss定位信號(hào)的擴(kuò)頻碼與參考信號(hào)之間的相關(guān)性來計(jì)算第二非模糊鑒別器。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算電路被配置為測量所述第一偽距與由跟蹤環(huán)路基于第二非模糊鑒別器所計(jì)算的第二偽距之間的差值。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算電路被配置為測量所述第一偽距與根據(jù)已知的接收器位置、衛(wèi)星位置和時(shí)間所確定的第二偽距之間的差值。

本發(fā)明還包括一種用于確定第一非模糊鑒別器值以用于在接收器的跟蹤環(huán)路中跟蹤gnss定位信號(hào)的方法，所述gnss定位信號(hào)包括經(jīng)副載波和擴(kuò)頻碼調(diào)制的載波。該方法包括：

-根據(jù)所述gnss定位信號(hào)的副載波和擴(kuò)頻碼來計(jì)算模糊鑒別器的第一步驟，

-計(jì)算表示所述gnss定位信號(hào)的跟蹤誤差的值的第二步驟，

-生成第一非模糊鑒別器值的第三步驟，該第一非模糊鑒別器值的幅值基于在第一步驟中所計(jì)算的所述模糊鑒別器以及在第二步驟中所計(jì)算的所述值中的一個(gè)，并且該第一非模糊鑒別器值的符號(hào)是在第二步驟中所計(jì)算的值的符號(hào)。

在根據(jù)本發(fā)明的用于確定第一非模糊鑒別器值的方法的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算表示所述gnss定位信號(hào)的跟蹤誤差的值的第二步驟包括：根據(jù)gnss定位信號(hào)的副載波和擴(kuò)頻碼與參考信號(hào)之間的相關(guān)性來計(jì)算第二非模糊鑒別器。

在根據(jù)本發(fā)明的用于確定第一非模糊鑒別器值的方法的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算表示所述gnss定位信號(hào)的跟蹤誤差的值的第二步驟包括：根據(jù)gnss定位信號(hào)的擴(kuò)頻碼與參考信號(hào)之間的相關(guān)性來計(jì)算第二非模糊鑒別器。

在根據(jù)本發(fā)明的用于確定第一非模糊鑒別器值的方法的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算表示所述gnss定位信號(hào)的跟蹤誤差的值的第二步驟包括：測量第一偽距與第二偽距之間的差值，該第一偽距由跟蹤環(huán)路基于第一非模糊鑒別器計(jì)算而來，該第二偽距由跟蹤環(huán)路基于第二非模糊鑒別器計(jì)算而來。

在根據(jù)本發(fā)明的用于確定第一非模糊鑒別器值的方法的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算表示所述gnss定位信號(hào)的跟蹤誤差的值的第二步驟包括：測量第一偽距與第二偽距之間的差值，該第一偽距由跟蹤環(huán)路基于第一非模糊鑒別器計(jì)算而來，該第二偽距根據(jù)已知的接收器位置、衛(wèi)星位置和時(shí)間來確定。

附圖說明

根據(jù)許多示例性實(shí)施例的以下描述及其附圖將更好地理解本發(fā)明，并且本發(fā)明的各特征和優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn)，在附圖中：

圖1表示bpsk信號(hào)和boc信號(hào)的譜；

圖2a和圖2b分別表示bpsk信號(hào)和boc信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)；

圖3表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙鑒別器技術(shù)接收器結(jié)構(gòu)；

圖4a和圖4b分別表示在高斯環(huán)境和多路徑環(huán)境下的boc鑒別器的形狀；

圖5表示根據(jù)本發(fā)明的接收器的第一實(shí)施例，包括針對boc信號(hào)的模糊鑒別器和非模糊鑒別器的計(jì)算；

圖6表示由接收器執(zhí)行的產(chǎn)生非模糊鑒別器的計(jì)算；

圖7表示根據(jù)本發(fā)明的接收器的第二實(shí)施例，包括針對boc信號(hào)的模糊鑒別器的計(jì)算和擴(kuò)頻碼跟蹤環(huán)路；

圖8表示根據(jù)本發(fā)明的接收器的第三實(shí)施例，包括針對boc信號(hào)的模糊鑒別器的計(jì)算，以及根據(jù)接收器和衛(wèi)星的已知位置的偽距的計(jì)算；

圖9表示本發(fā)明的實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

給出上面所描述的示例作為對本發(fā)明的實(shí)施例的例示。它們不以任何方式限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。

圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的bpsk(110)信號(hào)、boc(120)信號(hào)和mboc(130)信號(hào)的示例性譜。

在圖1上，相對于載波頻率來表示譜(示出了譜與載波頻率相關(guān))?？梢杂^察到，bpsk譜110以載波頻率為中心。

生成boc信號(hào)包括通過代碼和副載波來調(diào)制信號(hào)的載波。boc調(diào)制通常被描述為：

其中，是復(fù)數(shù)信號(hào)的幅值，d(t)是發(fā)送的數(shù)據(jù)(如果存在的話)，c(t)是偽隨機(jī)噪聲(prn)代碼信號(hào)，s(t)是副載波信號(hào)，fc和θ是載波頻率和相位。

由于通過副載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，boc譜120分成了分布在標(biāo)稱載波頻率的任一側(cè)上的兩個(gè)邊帶，其中頻率移位等于副載波頻率。信號(hào)的每個(gè)波瓣可以看作是bpsk譜。

這種boc信號(hào)用于衛(wèi)星定位，由于副載波調(diào)制，精度優(yōu)于bpsk信號(hào)，并且較容易與使用相同載波頻率的其它信號(hào)共存。

boc調(diào)制具有由曲線130來表示其譜的若干變型，其中有正弦boc、余弦boc、altboc或者復(fù)合boc(mboc)。mboc調(diào)制已經(jīng)被提議用于伽利略和現(xiàn)代化gps信號(hào)，并且將正弦二進(jìn)制偏移載波sinboc(1,1)與sinboc(m,n)組合。無論是什么boc變型和(m，n)參數(shù)集，本發(fā)明都同樣適用；唯一的要求是信號(hào)由經(jīng)代碼和副載波調(diào)制的載波構(gòu)成，其中m≥n。

可以使用包括代碼和副載波分量的整個(gè)信號(hào)或者僅考慮一個(gè)波瓣，來對boc信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在后一種情況下，通過僅考慮boc信號(hào)的一個(gè)波瓣來抑制boc信號(hào)的副載波信號(hào)，并且通過適當(dāng)?shù)念l率使得其移位以去除副載波貢獻(xiàn)。產(chǎn)生的信號(hào)依然包括代碼信息，并且可以被解調(diào)為經(jīng)典bpsk信號(hào)，其中由于僅對信號(hào)功率譜密度的一半進(jìn)行處理而具有3db的損耗。

圖2a和圖2b分別表示在理想同步延遲周圍的兩個(gè)時(shí)間碼片的持續(xù)時(shí)間內(nèi)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的bpsk信號(hào)(210)和boc信號(hào)(220)的自相關(guān)函數(shù)的示例。bpsk信號(hào)自相關(guān)在這一間隔內(nèi)僅示出了一個(gè)峰。其最大值表示理想的同步位置，并且可以通過非模糊方式來進(jìn)行確定。boc信號(hào)自相關(guān)示出了多個(gè)峰。由于boc自相關(guān)的主峰比bpsk信號(hào)自相關(guān)峰更加尖銳，因而跟蹤精度更好。然而，在一些情況下(噪聲環(huán)境、多條傳播路徑……)，跟蹤位置可能與側(cè)峰的其中之一相關(guān)聯(lián)，因此導(dǎo)致定位誤差，這也是為什么boc信號(hào)的自相關(guān)公知是模糊的。

在接收鏈中使用相關(guān)函數(shù)來對鑒別器進(jìn)行計(jì)算，以基于所接收的信號(hào)與參考信號(hào)之間的互相關(guān)的結(jié)果來感測同步誤差，其中，參考信號(hào)是根據(jù)內(nèi)部時(shí)間基準(zhǔn)而構(gòu)造的。該內(nèi)部時(shí)間基準(zhǔn)由本地振蕩器、所謂的vco(電壓控制振蕩器)或nco(數(shù)字控制振蕩器)來提供，受到對根據(jù)鑒別器值所計(jì)算的控制信號(hào)進(jìn)行輸送的環(huán)路濾波器的控制。本地振蕩器的相位關(guān)聯(lián)到在接收到的消息中傳輸?shù)男畔?，以測量偽距。振蕩器的相位還用于生成副載波和代碼參考信號(hào)。

因此，鑒別器的值用于接收器鏈中，以檢測本地代碼信號(hào)與接收到的代碼信號(hào)之間的失配。該值在跟蹤位置正確時(shí)(本地時(shí)間基準(zhǔn)與接收到的信號(hào)同步)等于零，并且具有與必須被施加至振蕩器以從跟蹤誤差恢復(fù)的時(shí)間移位成比例的值。

由于boc信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)是模糊的，所以根據(jù)接收到的boc信號(hào)與參考信號(hào)之間的相關(guān)性所構(gòu)造的鑒別器值示出了多個(gè)峰，并且公知是模糊的?；谀：b別器的值的跟蹤是非常精確的，但是可能被鎖定在側(cè)相關(guān)峰上，并且因此導(dǎo)致定位誤差。

可以從boc信號(hào)獲得非模糊相關(guān)性。首先，可以僅考慮boc信號(hào)的一個(gè)波瓣，并對該波瓣進(jìn)行頻率移位以使得副載波信息被抑制。這個(gè)信號(hào)相當(dāng)于僅示出一個(gè)峰的bpsk信號(hào)，所以所得到的鑒別器值是非模糊的。其次，通過去除副載波信息，可以考慮模糊相關(guān)性的包絡(luò)來獲得非模糊鑒別器計(jì)算。在現(xiàn)有技術(shù)中被稱為類bpsk(bpsk-like)鑒別器的這個(gè)非模糊鑒別器計(jì)算與bpsk信號(hào)的鑒別器計(jì)算相當(dāng)類似。

圖3表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙鑒別器技術(shù)接收器結(jié)構(gòu)。

在雙鑒別器技術(shù)中，跟蹤環(huán)路將接收到的boc信號(hào)310作為輸入。在320中將這個(gè)信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)，相關(guān)的組合用于計(jì)算非模糊(類bpsk)鑒別器331和模糊鑒別器332。考慮整個(gè)接收到的boc信號(hào)(包括副載波和擴(kuò)頻碼)，這些計(jì)算需要將來自同相和正交相載波信號(hào)的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行組合。與參考信號(hào)的即時(shí)位置、早期位置和后期位置的相關(guān)用于計(jì)算非模糊鑒別器。對非模糊鑒別器進(jìn)行濾波340，并且將非模糊鑒別器與閾值進(jìn)行比較350。根據(jù)這個(gè)比較的結(jié)果來控制開關(guān)360，以便選擇非模糊鑒別器計(jì)算和模糊鑒別器計(jì)算的其中之一作為環(huán)路濾波器370的輸入，以控制振蕩器380。根據(jù)振蕩器的相位以及定位信號(hào)中所傳輸?shù)男畔ⅲ瑏碛?jì)算gnss接收器的導(dǎo)航儀中所使用的偽距390以及從其它定位信號(hào)獲取的用于確定位置速度和時(shí)間的偽距。

當(dāng)模糊鑒別器計(jì)算正在跟蹤主相關(guān)峰時(shí)，非模糊鑒別器的值是小的。因此，根據(jù)模糊鑒別器來計(jì)算偽距估計(jì)值，并且該偽距估計(jì)值是非常精確的。但是，當(dāng)模糊鑒別器計(jì)算在跟蹤側(cè)相關(guān)峰時(shí)，非模糊鑒別器的值增大。當(dāng)其超過閾值時(shí)，開關(guān)360在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)選擇非模糊鑒別器計(jì)算而不是模糊鑒別器計(jì)算。作為結(jié)果，所估計(jì)的偽距的精度降低，但是使用非模糊鑒別器值的跟蹤環(huán)路將朝向主互相關(guān)峰逐漸地收斂。一旦跟蹤環(huán)路已經(jīng)收斂，那么重新選擇模糊鑒別器計(jì)算以使得該跟蹤環(huán)路閉合。

這種技術(shù)在惡劣的接收環(huán)境下受到虛假警報(bào)以及漏檢測的困擾。當(dāng)發(fā)生虛假警報(bào)時(shí)，其導(dǎo)致選擇非模糊鑒別器而不是模糊鑒別器，所得到的偽距具有較低精度，但并不是錯(cuò)誤的。反之，基于突然的相位躍變以從側(cè)峰跟蹤進(jìn)行恢復(fù)的技術(shù)在虛假警報(bào)狀況之后對錯(cuò)誤的峰進(jìn)行跟蹤。

接收到的信號(hào)的多路徑反射影響鑒別器的形狀，尤其是非模糊鑒別器的形狀，因?yàn)榉悄：嚓P(guān)性的主峰大于boc相關(guān)性的主峰。

圖4a和圖4b分別例示了boc模糊鑒別器和boc非模糊鑒別器在單路徑環(huán)境下和在多路徑環(huán)境下的表現(xiàn)。圖4a和圖4b表示以正確的跟蹤延遲401(主相關(guān)峰跟蹤)為中心的約一個(gè)副載波碼片的持續(xù)時(shí)間。

在圖4a上表示了在單路徑環(huán)境下的非模糊鑒別器410。當(dāng)跟蹤誤差為零時(shí)，這個(gè)鑒別器為零，并且鑒別器的符號(hào)和幅值取決于跟蹤誤差以及相關(guān)早期位置和后期位置之間的碼片間隔。由于這個(gè)鑒別器是非模糊的，因而其僅在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)穿過零值。相反，當(dāng)跟蹤誤差為零時(shí)，模糊鑒別器420為零，而當(dāng)跟蹤位置與互相關(guān)函數(shù)的側(cè)峰匹配時(shí)，模糊鑒別器420也為零。值得注意的是，當(dāng)對側(cè)相關(guān)峰執(zhí)行跟蹤時(shí)，模糊鑒別器值為零，而非模糊鑒別器值則超過閾值430。雙鑒別器技術(shù)使用這個(gè)特性來檢測對側(cè)相關(guān)峰的跟蹤。

在圖4b上，表示了在多路徑傳播環(huán)境下的相同鑒別器。非模糊鑒別器對于多路徑反射的魯棒性與bpsk調(diào)制的魯棒性相當(dāng)。基于包括副載波和擴(kuò)頻碼的boc信號(hào)的模糊鑒別器的魯棒性較好。作為結(jié)果，非模糊鑒別器420比模糊鑒別器更多地受多路徑的影響。這導(dǎo)致當(dāng)跟蹤誤差為零時(shí)具有可能并非為零的非模糊鑒別器值，而且該非模糊鑒別器值可能未達(dá)到為檢測對側(cè)峰的跟蹤而在雙鑒別器技術(shù)中所使用的閾值。因此，雙估計(jì)器技術(shù)的結(jié)構(gòu)，尤其是非模糊鑒別器值與閾值的比較，在多路徑環(huán)境下導(dǎo)致了不可靠操作。

圖5表示根據(jù)本發(fā)明的接收器的第一實(shí)施例，包括針對boc定位信號(hào)的模糊鑒別器值和非模糊鑒別器值的計(jì)算，以確定第一非模糊鑒別器值。圖5上所示電路的輸入501是復(fù)基帶或中間頻率boc定位信號(hào)。未表示在gnss接收器中必不可少的載波環(huán)路，因?yàn)楦鶕?jù)現(xiàn)有技術(shù)其實(shí)施方式是公知的。

在圖5上，跟蹤環(huán)路被配置為根據(jù)gnss定位信號(hào)來計(jì)算偽距560。在跟蹤環(huán)路中，第一電路使用接收到的定位信號(hào)與參考信號(hào)之間的相關(guān)性510來確定模糊鑒別器值521。

根據(jù)對通過去除副載波信息而被認(rèn)為是bpsk信號(hào)的定位信號(hào)的相關(guān)、或者對考慮boc定位信號(hào)的包絡(luò)的定位信號(hào)的相關(guān)，計(jì)算電路計(jì)算第二非模糊鑒別器522。這個(gè)第二非模糊鑒別器表示gnss定位信號(hào)上的跟蹤誤差。

用于確定第二非模鑒別器的類bpsk計(jì)算的示例性實(shí)施例存在于執(zhí)行所接收到的定位信號(hào)與參考信號(hào)的即時(shí)形式、早期形式和后期形式(包括信號(hào)的副載波和擴(kuò)頻碼信息)的相關(guān)。

對第二非模糊鑒別器的計(jì)算因此包括計(jì)算：

其中：

-exx表示早期相關(guān)性，

-pxx表示即時(shí)相關(guān)性，

-lxx表示后期相關(guān)性，

-xix表示使用同相載波輸入信號(hào)的相關(guān)性，

-xqx表示使用正交載波輸入信號(hào)的相關(guān)性，

-xxs表示使用同相副載波信號(hào)的相關(guān)性，

-xxc表示使用正交副載波信號(hào)的相關(guān)性，

-r(t)是關(guān)于載波頻率、關(guān)于中間頻率或基帶的輸入信號(hào)，

-c(t)是代碼參考信號(hào)，

-ss(t)是同相副載波參考信號(hào)，

-sc(t)是正交副載波參考信號(hào)，

-θ是載波相位，

-φ是副載波相位，其等同于代碼相位，但是其以副載波周期被公式化，

-δ是早期位置與后期位置之間的間隔。

可以通過以下計(jì)算來確定第二非模糊鑒別器值(類bpsk)：

e²＝eis²+eqs²+eic²+eqc²

l²＝lis²+lqs²+lic²+lqc²

其中，dna是第二非模糊鑒別器值。

可以通過以下計(jì)算來確定模糊鑒別器值：

e²＝eis²+eqs²

l²＝lis²+lqs²

其中，da是模糊鑒別器值。

前面對第二非模糊鑒別器和模糊鑒別器的計(jì)算根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)是已知的，并且被提供作為示例性的示例。實(shí)現(xiàn)類似結(jié)果的其它計(jì)算是可能的，在歐洲專利ep2049914b1中描述了這些技術(shù)中的一些。本發(fā)明同等地適用，而不管是用于計(jì)算模糊鑒別器的方法還是用于計(jì)算第二非模糊鑒別器的方法。

回到圖5，第二鑒別電路530根據(jù)第二非模糊鑒別器和模糊鑒別器來計(jì)算第一非模糊鑒別器。

通過計(jì)算模糊鑒別器的絕對值或者任何其它類似的計(jì)算(例如，非模糊鑒別器的平方)，考慮模糊鑒別器的幅值而獲得中間非模糊鑒別器的幅值。

考慮第二非模糊鑒別器的符號(hào)而獲得中間非模糊鑒別器的符號(hào)。將這個(gè)符號(hào)與模糊鑒別器的幅值結(jié)合，以生成中間的非模糊鑒別器。

因此，具有第二非模糊鑒別器的符號(hào)的所計(jì)算的中間鑒別器是非模糊的。其值是模糊鑒別器的值，考慮這個(gè)鑒別器而在跟蹤環(huán)路中計(jì)算的偽距具有高精度。

接收器的跟蹤環(huán)路還包括環(huán)路濾波器540，其對鑒別器中的一些噪聲進(jìn)行濾波，并且生成用于調(diào)節(jié)nco或vco550的控制信號(hào)。根據(jù)振蕩器的相位以及在接收到的定位消息中所傳輸?shù)男畔?，可以確定偽距。

然而，非模糊鑒別器顯示了一些零值，其中的一些對應(yīng)于跟蹤boc定位信號(hào)的相關(guān)性的側(cè)峰。所計(jì)算的中間非模糊鑒別器顯示了相同的零值，并且基于中間鑒別器的跟蹤環(huán)路不應(yīng)當(dāng)從對側(cè)相關(guān)峰的跟蹤進(jìn)行恢復(fù)，并且將輸送有偏差的偽距。

為了應(yīng)對這個(gè)問題，提議跟蹤環(huán)路交替地選擇中間非模糊鑒別器的值和第二非模糊鑒別器的值，來計(jì)算第一非模糊鑒別器的幅值。這個(gè)選擇的目的在于遠(yuǎn)離中間鑒別器的輸出為零的情況。該選擇應(yīng)當(dāng)由控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，該控制信號(hào)無論是硬件還是軟件，在鑒別電路內(nèi)部還是外部，該信號(hào)例如是由時(shí)鐘或程序化邏輯所驅(qū)動(dòng)的信號(hào)?；蛘咭馕吨趦蓚€(gè)值之間反復(fù)地做出選擇，而不必以規(guī)則的節(jié)奏和以相同的比例做出選擇?？梢远ㄆ趫?zhí)行這一轉(zhuǎn)換，例如遵循循環(huán)模式，其使用遵循概率定律的隨機(jī)抽取或者保證以確定比率在兩個(gè)鑒別器之間執(zhí)行選擇的任何其它技術(shù)來選擇中間非模糊鑒別器的值x次、選擇第二非模糊鑒別器的值y次。取決于傳播條件(例如，噪聲、多路徑反射、干擾)、環(huán)境(室內(nèi)或室外)、或者所要求得到的鑒別器精度(從低精度開始，并且之后逐漸地提高精度)，可以動(dòng)態(tài)地改變控制信號(hào)?？紤]到當(dāng)?shù)诙悄：b別器的值為高時(shí)或者當(dāng)模糊鑒別器的值為低時(shí)必須以較高比率選擇第二非模糊鑒別器，還可以取決于第一非模糊鑒別器或第二非模糊鑒別器的值來動(dòng)態(tài)地改變控制信號(hào)。由于使用第二非模糊鑒別器降低了跟蹤環(huán)路的精度，并且由于模糊鑒別器的值為零的情況具有有限的發(fā)生概率，所以可以以低比例來執(zhí)行對第二非模糊鑒別器的使用。在跟蹤環(huán)路中選擇第二非模糊鑒別器而不是中間非模糊鑒別器的良好的比例應(yīng)當(dāng)在1％至20％的范圍內(nèi)。

使用所計(jì)算的第一非模糊鑒別器的跟蹤環(huán)路顯示了良好的性能，因?yàn)檎缭陔p鑒別器技術(shù)中一樣，該跟蹤環(huán)路基于對接收到的信號(hào)的非模糊分析和模糊分析而產(chǎn)生的信息。然而，與這個(gè)技術(shù)不同的是，使用所計(jì)算的第一非模糊鑒別器的跟蹤環(huán)路對于多路徑反射也是魯棒的，因?yàn)椋?/p>

-僅考慮了第二非模糊鑒別器的符號(hào)而不考慮其幅值，與模糊鑒別器相比，第二非模糊鑒別器對于多路徑反射的魯棒性較低，

-實(shí)施方式并不需要與閾值進(jìn)行比較，這是當(dāng)處理諸如多路徑反射之類的干擾時(shí)的問題。

使用這個(gè)第一非模糊鑒別器所計(jì)算的偽距560具有高精確度以及對多路徑反射的魯棒性的相同的性質(zhì)。

在圖5上，第二非模糊鑒別器是類bpsk鑒別器，其考慮boc信號(hào)，使用參考信號(hào)的即時(shí)位置、早期位置和后期位置。

圖6表示由接收器所執(zhí)行的用于產(chǎn)生中間非模糊鑒別器的計(jì)算。

在圖6上表示了作為跟蹤誤差的函數(shù)的鑒別器值。曲線610是模糊鑒別器的值。當(dāng)跟蹤誤差為零時(shí)，這個(gè)值為零，并且每次跟蹤誤差與相關(guān)函數(shù)的側(cè)峰匹配(被稱為穩(wěn)定狀態(tài)零)并且在兩個(gè)側(cè)峰位置之間(靠近boc相關(guān)函數(shù)抵消的地方)時(shí)也為零，這些后面的位置并非是標(biāo)準(zhǔn)boc跟蹤環(huán)路的穩(wěn)定狀態(tài)。兩個(gè)連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)零之間的距離等于定位信號(hào)的副載波周期的一半。僅當(dāng)跟蹤誤差包括在正確的跟蹤位置周圍的一個(gè)副載波周期的間隔中時(shí)，可以在跟蹤環(huán)路中使用這種模糊鑒別器。

曲線620是第二非模糊鑒別器的值。僅當(dāng)跟蹤誤差為零時(shí)這個(gè)值為零，非模糊鑒別器的符號(hào)取決于跟蹤誤差的方向而不同。

根據(jù)模糊鑒別器610來構(gòu)造新的鑒別器630，例如通過去除符號(hào)信息而由模糊鑒別器的幅值來提供新的鑒別器630的值。

根據(jù)第二非模糊鑒別器620來構(gòu)造另一個(gè)新的鑒別器640，由非模糊鑒別器的符號(hào)來提供新的鑒別器640的值。

兩個(gè)新的鑒別器630和640的組合使得構(gòu)造中間非模糊鑒別器650成為可能，該中間非模糊鑒別器650由于使用第二非模糊鑒別器的符號(hào)而是非模糊的，并且由于使用模糊鑒別器的幅值而是精確的?？梢杂^察到，這個(gè)鑒別器在651中為零，其中的一些對應(yīng)于相關(guān)函數(shù)的側(cè)峰上的跟蹤位置，這也是在跟蹤環(huán)路中應(yīng)當(dāng)與第二非模糊鑒別器交替地使用這個(gè)中間非模糊鑒別器的原因，確定了選擇第二非模糊鑒別器相對于選擇中間非模糊鑒別器的比例，以便處理中間鑒別器的零值，同時(shí)對測量結(jié)果的精度僅具有有限的影響。

在使用符號(hào)函數(shù)來確定模糊鑒別器的幅值的情況下，跟蹤環(huán)路中所使用的鑒別器可以被表達(dá)為：

d(n)＝x.|da(n)|.sign(dna(n))+(1-x).dna(n)

其中，

-d(n)是對于測量結(jié)果n由鑒別電路530計(jì)算的第一非模糊鑒別器，

-da(n)是模糊鑒別器，

-dna(n)是第二非模糊鑒別器，

-x是變量，其值取決于概率定律、循環(huán)模式或者任何其它機(jī)制而是1或0，

以控制在中間非模糊鑒別器與第二非模糊鑒別器之間的選擇。

由于相比于模糊鑒別器，第二非模糊鑒別器較為不魯棒，所以可以相對于若干測量結(jié)果對第二非模糊鑒別器的值進(jìn)行平滑，以便進(jìn)一步減小跟蹤環(huán)路的處理噪聲并且提高其魯棒性。

這個(gè)平滑可以是對值進(jìn)行過濾，或者是對第二非模糊鑒別器值進(jìn)行簡單的求和，因?yàn)閮H考慮了這個(gè)測量結(jié)果的符號(hào)。在此情況下，所得到的第一非模糊副載波可以被表達(dá)為：

其中，m是為對第二非模糊鑒別器進(jìn)行平滑而考慮的值的數(shù)量。

可以在任何適當(dāng)?shù)挠布軜?gòu)上的gnss接收器中實(shí)施本發(fā)明。其適用于rf鏈的輸出處的gnss定位信號(hào)，優(yōu)選但不局限于基帶或中間頻率中?？梢允褂媚M部件來實(shí)施各種跟蹤環(huán)路、鑒別器電路和計(jì)算電路。如果輸入信號(hào)是數(shù)字化的，那么它們還可以在計(jì)算機(jī)器上被實(shí)施，所述計(jì)算機(jī)器例如是軟件可重編程的計(jì)算機(jī)器(例如，微處理器、微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器(dsp))或者專用的計(jì)算機(jī)器(例如，現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)或?qū)Ｓ眉呻娐?asic))。模擬部件和數(shù)字部件的任何中間組合都是可能的。

圖7表示根據(jù)本發(fā)明的接收器的第二實(shí)施例，包括針對boc信號(hào)的模糊鑒別器的計(jì)算、以及擴(kuò)頻碼跟蹤環(huán)路。

在圖7上，由兩個(gè)跟蹤環(huán)路并行地處理接收到的信號(hào)701。第一跟蹤環(huán)路包括用于執(zhí)行關(guān)于boc定位信號(hào)的相關(guān)710、并且計(jì)算模糊鑒別器711的電路。第一跟蹤環(huán)路還包括將鑒別器作為輸入并且控制振蕩器713的環(huán)路濾波器712，根據(jù)振蕩器713確定了第一偽距715。由于在考慮整個(gè)boc定位信號(hào)(副載波+擴(kuò)頻碼)的情況下根據(jù)跟蹤環(huán)路來計(jì)算這個(gè)偽距，這個(gè)偽距被記為τboc。

第二跟蹤環(huán)路包括電路，其用于在通過去除副載波信息而將接收到的信號(hào)認(rèn)為是bpsk信號(hào)的情況下執(zhí)行相關(guān)720。根據(jù)該相關(guān)確定了第二非模糊鑒別器721，其表示這個(gè)環(huán)路的跟蹤誤差，其輸入用于控制第二振蕩器723的環(huán)路濾波器722。根據(jù)振蕩器的相位來確定非模糊偽距τbpsk。

計(jì)算電路730被配置為對差值τbpsk-τboc進(jìn)行測量。根據(jù)模糊鑒別器確定偽距τboc，其可能導(dǎo)致側(cè)峰跟蹤。偽距τbpsk是非模糊的，其精度較低但其保證對主峰進(jìn)行跟蹤。因此，差值表示第一跟蹤環(huán)路的跟蹤誤差。這個(gè)測量結(jié)果的精度不高，因?yàn)樵趯⒔邮盏降男盘?hào)認(rèn)為是bpsk信號(hào)的情況下確定τbpsk，但不要求高精度，因?yàn)閮H考慮差值的符號(hào)。為了提高這個(gè)測量結(jié)果的精度，可以關(guān)于連續(xù)的測量結(jié)果對bpsk偽距τbpsk和/或測量的差值進(jìn)行平滑。

在替代實(shí)施例中，通過確定類bpsk非模糊鑒別器，第二跟蹤環(huán)路可以考慮boc信號(hào)來確定非模糊偽距。這個(gè)解決方案并不是優(yōu)選的，因?yàn)槠鋵?shí)施成本高于將boc信號(hào)認(rèn)為是bpsk信號(hào)的跟蹤環(huán)路的成本。

第二鑒別器電路740根據(jù)模糊鑒別器711的幅值以及所測量的差值730來計(jì)算第一非模糊鑒別器。如在圖5中，構(gòu)造了中間非模糊鑒別器，其具有模糊鑒別器的幅值和所測量的差值的符號(hào)。這個(gè)中間鑒別器是非模糊的，其形狀與圖6的非模糊鑒別器650相同。為了應(yīng)對中間非模糊鑒別器的零值的問題，與中間非模糊鑒別器交替地使用第二非模糊鑒別器來構(gòu)造第一非模糊鑒別器。第一鑒別器是非模糊的，并且處理(address)了第一跟蹤環(huán)路的環(huán)路濾波器712的輸入。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二非模糊鑒別器是在將定位信號(hào)認(rèn)為是bpsk信號(hào)的情況下在第二跟蹤環(huán)路中計(jì)算的非模糊鑒別器751。

因此，第一鑒別器可以被表達(dá)為：

d(n)＝x.|da(n)|.sign(τbpsk-τboc)+（1-x).(dnabpsk)

其中，dnabpsk是在第二跟蹤環(huán)路中計(jì)算的第二非模糊鑒別器721。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，第二非模糊鑒別器752是τboc與τbpsk之間的差值的值。

因此，第一鑒別器可以被表達(dá)為：

d(n)＝x.|da(n)|.sign(τbpsk-τboc)+(1-x).(τbpck-τboc)

圖8表示根據(jù)本發(fā)明的接收器的第三實(shí)施例，包括針對boc信號(hào)的模糊鑒別器的計(jì)算、以及根據(jù)接收器和衛(wèi)星的已知位置對偽距的計(jì)算。

在圖8上，跟蹤環(huán)路類似于圖7中的第一跟蹤環(huán)路，該跟蹤環(huán)路包括計(jì)算關(guān)于所接收到的boc定位信號(hào)701的相關(guān)710，以確定模糊鑒別器711。跟蹤環(huán)路還包括環(huán)路濾波器712，其控制振蕩器713。根據(jù)這個(gè)跟蹤環(huán)路來確定偽距715，其被表示為τboc。

第二偽距τ期望802被用作電路810的輸入，電路810被配置為測量兩個(gè)偽距之間的差值。

可以根據(jù)從位于接收器內(nèi)部或外部的源接收的非gnss信息來確定這個(gè)偽距。這些非gnss信息至少包括接收器位置、衛(wèi)星位置以及時(shí)間信息。輸送這些信息的裝置例如是慣性站、本地時(shí)鐘、已知的檢查點(diǎn)、……。

根據(jù)這些信息，使用以下等式來構(gòu)造期望的偽距τ期望：

τ期望＝||xr-x^s||+c*δtr

其中：

-c是光的速度，

-δtr是接收器時(shí)間與gnss系統(tǒng)時(shí)間之間的時(shí)間差值，

-xr是接收器的位置，

-x^s是衛(wèi)星的位置。

還可以使用例如類bpsk鑒別器確定位置和時(shí)間來根據(jù)不受模糊度影響的衛(wèi)星的選擇確定第二偽距τ期望，并且使用以上公式根據(jù)這些信息來構(gòu)造第二偽距τ期望。

該期望的偽距是非模糊的。

第二鑒別電路810測量差值τ期望-τboc，其符號(hào)用于模糊鑒別器的幅值來計(jì)算中間非模糊鑒別器820。τ期望的精度可能低于τboc的精度，但是不需要高精度的測量結(jié)果，因?yàn)閮H使用差值的符號(hào)來構(gòu)造中間非模糊鑒別器。

如在圖6上，可以關(guān)于連續(xù)的測量結(jié)果對所測量的差值以及期望的偽距τ期望進(jìn)行平滑，以便提高魯棒性。

為了應(yīng)對中間非模糊鑒別器的零值的問題，交替地使用第二非模糊鑒別器821來構(gòu)造第一非模糊鑒別器820。這個(gè)第二非模糊鑒別器是所測量的差值τ期望-τboc。

圖9表示本發(fā)明的實(shí)施例的流程圖。

該方法包括關(guān)于gnss定位信號(hào)的副載波和擴(kuò)頻碼來計(jì)算模糊鑒別器的第一步驟901。通過使接收到的gnss定位信號(hào)與參考信號(hào)相關(guān)來獲得這個(gè)模糊鑒別器，參考信號(hào)是根據(jù)跟蹤環(huán)路中所包括的時(shí)鐘的相位來構(gòu)造的。

該方法還包括計(jì)算表示gnss定位信號(hào)的跟蹤誤差的值的第二步驟902?？梢匀鐖D5中計(jì)算非模糊鑒別器或者測量第一偽距與第二偽距之間的差值來獲得這個(gè)值，該第一偽距來自gnss定位信號(hào)跟蹤環(huán)路，該第二偽距來自如圖7中的基于非模糊鑒別器的跟蹤環(huán)路或者來自如圖8中的輔助(即，外部的)輸入。

該方法還包括生成第一非模糊鑒別器值的第三步驟，該第一非模糊鑒別器值的幅值基于在第一步驟中所計(jì)算的所述模糊鑒別器以及在第二步驟中所計(jì)算的表示跟蹤誤差的所述值中的一個(gè)，并且該第一非模糊鑒別器值的符號(hào)是在第二步驟中所計(jì)算的表示所述gnss定位信號(hào)的跟蹤誤差的值的符號(hào)。在這個(gè)步驟中，用于確定第一非模糊鑒別器值的幅值交替地是模糊鑒別器的幅值和非模糊鑒別器的幅值?；诟怕识苫蛘咧貜?fù)機(jī)制在兩個(gè)鑒別器之間執(zhí)行選擇。大部分時(shí)間，選擇模糊鑒別器的幅值，第二非模糊鑒別器的幅值用于處理模糊鑒別器的零值。

在用于將數(shù)字gnss定位信號(hào)看作輸入的計(jì)算機(jī)器中實(shí)施該方法，該計(jì)算機(jī)器例如是dsp、asic、處理器、微處理器或fpga。