專利名稱：Gps接收機衛(wèi)星失鎖判決方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GPS衛(wèi)星通信技術(shù)，尤其涉及一種GPS接收機衛(wèi)星失鎖判決方法，屬于衛(wèi)星功率判斷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
GPS接收機系統(tǒng)主要完成GPS衛(wèi)星信號的接收、捕獲、跟蹤以及定位解算等功能。 GPS接收機的基本工作流程為首先通過天線接收衛(wèi)星信號，同時通過天線中的低噪聲放大器達到減小噪聲干擾的目的，然后通過一個射頻模組將信號的載波頻率由Ll頻段下變頻到中頻附近，并加以帶通濾波器進一步減小帶外噪聲干擾。典型情況下，需要通過兩級下變頻電路變至中頻。本地振蕩器是根據(jù)接收機設(shè)計方案中的頻率方案由基準(zhǔn)振蕩器經(jīng)頻率合成器導(dǎo)出的?；祛l過程之后，保留了載波多普勒和擴頻碼，只是載波頻率降低了。通過后續(xù)的基帶信號處理過程，進行擴頻碼和載波頻率的二維捕獲，之后跟蹤上衛(wèi)星信號，從中正確、連續(xù)地解調(diào)出導(dǎo)航電文用于定位解算。定位后，通過NMEA協(xié)議與上位機通訊，通過人機界面加載地圖信息進行導(dǎo)航定位等功能。在GPS的基帶信號處理過程中，在捕獲到GPS衛(wèi)星信號后，得到輸入信號的載波多普勒頻移和碼相位估計就轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)，在跟蹤GPS信號過程中需要兩個相互依賴的跟蹤環(huán)一個用于跟蹤載波頻率，稱為載波跟蹤環(huán)，另一個用于跟蹤C/A碼相位，稱為碼跟蹤環(huán)。GPS接收機通道在穩(wěn)定跟蹤過程中，載波跟蹤環(huán)與碼跟蹤環(huán)都應(yīng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。在實際應(yīng)用中，由于自然或是人工建筑物的阻礙、反射信號的干擾、信號自身的干擾、信號阻塞、天線造成的衰減以及處理機對信號造成的衰減，當(dāng)信號被完全遮蔽或者信號功率衰減到GPS接收機靈敏度以下之后，GPS接收機通道將不能正常地對衛(wèi)星信號進行跟蹤，在這種情況下GPS接收機通道將不再能維持載波跟蹤環(huán)以及碼跟蹤環(huán)路的穩(wěn)定，將失去對當(dāng)前衛(wèi)星的跟蹤，即稱為跟蹤通道的失鎖。在GPS接收機的工作中，需要盡快鑒別出已經(jīng)失鎖的衛(wèi)星，從而可以加速對其他可使衛(wèi)星的搜索跟蹤，以保證GPS接收機穩(wěn)定工作。因此，準(zhǔn)確而快速的衛(wèi)星失鎖判斷機制是GPS跟蹤算法的重要組成部分。傳統(tǒng)的衛(wèi)星信號失鎖判斷方法是通過對GPS衛(wèi)星信號的功率進行直接計算，得到當(dāng)前跟蹤衛(wèi)星的信號功率值，然后將該功率值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，若該功率值低于閾值，則認為該衛(wèi)星失鎖。這種方法以跟蹤功率為基礎(chǔ)，能較為準(zhǔn)確地判斷衛(wèi)星失鎖狀態(tài)，但是反應(yīng)速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)衛(wèi)星失鎖判斷方法反應(yīng)速度慢的問題，而提出一種快速準(zhǔn)確的 GPS接收機衛(wèi)星失鎖判決方法。該方法是由如下各自獨立進行的兩部分組成(1)載波跟蹤環(huán)路穩(wěn)定性檢測根據(jù)接收機可能的運行速度和所選取的時間間隔At，計算出在時間間隔At內(nèi)產(chǎn)生的最大多普勒頻移fmax，該fmax即為載波環(huán)路穩(wěn)定性的判斷閾值；當(dāng)fmax設(shè)定完畢后，從GPS接收機載波環(huán)路中獲取相應(yīng)時間間隔At內(nèi)的多普勒頻率差值Δ ·，將Af與先前的fmax進行比較當(dāng)Af-fmax<0時，載波跟蹤環(huán)路處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)△ > 0時，載波跟蹤環(huán)路為失鎖狀態(tài)；所述多普勒頻率差值Δ ·的計算方法為設(shè)在tl時刻獲得的載波多普勒頻率為ftl，在經(jīng)過時間間隔At之后獲得tl+At 時刻的載波多普勒頻率ftl+M，則相應(yīng)的多普勒頻率差值A(chǔ)f = ftl+,t-ftl。(2)碼跟蹤環(huán)路穩(wěn)定性檢測輸入C/A碼信號經(jīng)過相關(guān)器后獲得超前碼的能量EnVel0p_P0Wer_E、即時碼的能量 Envelop_Power_P 以及滯后碼的言糧 Envelop_Power_L ；在判決機制中引入一個狀態(tài)標(biāo)志Flag，對 Envelop_Power_E、Envelop_Power_P、 Envelop_Power_L按照能量大小關(guān)系進行排序比較，以EnVel0p_P0Wer_P的能量值為基準(zhǔn)， 得到如下關(guān)系i)當(dāng)EnVel0p_P0Wer_P的能量值最大，碼跟蹤環(huán)路處于穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)，將Flag置為1 ；
Envelop Power P Envelop Power Pii)
權(quán)利要求
1.一種GPS接收機衛(wèi)星失鎖判決方法，其特征在于 該方法是由如下各自獨立進行的兩部分組成(1)載波跟蹤環(huán)路穩(wěn)定性檢測根據(jù)接收機可能的運行速度和所選取的時間間隔At，計算出在時間間隔At內(nèi)產(chǎn)生的最大多普勒頻移fmax，該fmax即為載波環(huán)路穩(wěn)定性的判斷閾值；當(dāng)fmax設(shè)定完畢后，從GPS接收機載波環(huán)路中獲取相應(yīng)時間間隔At內(nèi)的多普勒頻率差值A(chǔ)f，將Af與先前的fmax進行比較當(dāng)Af-fmax<0時，載波跟蹤環(huán)路處于穩(wěn)定狀態(tài)； 當(dāng)AFfmax > 0時，載波跟蹤環(huán)路為失鎖狀態(tài)；(2)碼跟蹤環(huán)路穩(wěn)定性檢測輸入C/A碼信號經(jīng)過相關(guān)器后獲得超前碼的能量EnVel0p_P0Wer_E、即時碼的能量 Envelop_Power_P 以及滯后碼的言糧 Envelop_Power_L ；在判決機制中引入一個狀態(tài)標(biāo)志Flag，對Envelop_Power_E、Envelop_Power_P、 Envelop_Power_L按照能量大小關(guān)系進行排序比較，以EnVel0p_P0Wer_P的能量值為基準(zhǔn)， 得到如下關(guān)系i)當(dāng)Envel0p_P0Wer_P&能量值最大，碼跟蹤環(huán)路處于穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)，將Flag置為1 ；Envelop Power P 7 Envelop Power Pii)設(shè)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS接收機衛(wèi)星失鎖判決方法，其特征在于所述部分(1)中的多普勒頻率差值Δf的計算方法為設(shè)在tl時刻獲得的載波多普勒頻率為ftl，在經(jīng)過時間間隔Δ t之后獲得tl+Δ t時刻的載波多普勒頻率ftl+M，則相應(yīng)的多普勒頻率差值A(chǔ)f = ftl+,t-ftl。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GPS接收機衛(wèi)星失鎖判決方法，屬于衛(wèi)星功率判斷領(lǐng)域。該方法分別對載波跟蹤環(huán)與碼跟蹤環(huán)的穩(wěn)定性進行檢測載波跟蹤環(huán)檢測是將所取時間間隔內(nèi)的多普勒頻率差值與載波環(huán)判斷閾值進行比較，從而判斷該環(huán)路的穩(wěn)定狀態(tài)；碼跟蹤環(huán)檢測是將得到的超前碼、即時碼與滯后碼能量進行排序比較，并根據(jù)相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志與既定閾值的大小來判斷該環(huán)路的穩(wěn)定狀態(tài)。本發(fā)明將載波跟蹤環(huán)路與碼跟蹤環(huán)路的穩(wěn)定判決條件進行結(jié)合，從而快速準(zhǔn)確地對當(dāng)前跟蹤衛(wèi)星是否失鎖做出判斷。
文檔編號G01S19/29GK102176034SQ201110055810
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者丁蓉蓉, 孫麗, 時龍興, 李超, 楊軍 申請人:東南大學(xué)