本申請(qǐng)涉及衛(wèi)星導(dǎo)航
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地，涉及導(dǎo)航信號(hào)中的半周模糊度消除方法和裝置。
背景技術(shù)：
：在衛(wèi)星導(dǎo)航
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是高精度實(shí)時(shí)載波差分定位中，載波相位觀測(cè)量是一個(gè)重要的信息。圖1顯示了傳統(tǒng)BPSK調(diào)制導(dǎo)航信號(hào)的載波相位觀測(cè)量。載波相位觀測(cè)量包括整數(shù)周和小數(shù)周。由于接收機(jī)在初次穩(wěn)定跟蹤到衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，無(wú)法獲得衛(wèi)星至接收機(jī)天線之間的準(zhǔn)確整周數(shù)，因此接收機(jī)在跟蹤階段存在整周模糊度。此外，由于載波上調(diào)制的導(dǎo)航電文信息會(huì)使載波相位發(fā)生反轉(zhuǎn)，在跟蹤過(guò)程中不能直接判斷載波相位是否存在半周的偏移，因此本地恢復(fù)的導(dǎo)航信號(hào)中存在半周模糊度。整周模糊度可以在隨后的定位階段解決，而半周模糊度需要在跟蹤階段處理。在傳統(tǒng)的BPSK信號(hào)調(diào)制過(guò)程中，能夠根據(jù)導(dǎo)航電文中固定的幀頭信息確定半周模糊度，從而將該半周模糊度補(bǔ)償?shù)捷d波相位觀測(cè)量中。隨著技術(shù)的發(fā)展，新一代導(dǎo)航信號(hào)開始采用性能更優(yōu)的寬帶二進(jìn)制偏移載波(BOC)調(diào)制技術(shù)。這種調(diào)制信號(hào)通過(guò)在傳統(tǒng)BPSK信號(hào)的基礎(chǔ)上引入副載波實(shí)現(xiàn)頻譜分裂。目前，出現(xiàn)了新型的BOC導(dǎo)航信號(hào)的接收機(jī)設(shè)計(jì)，其中采用雙BPSK跟蹤模型，將BOC信號(hào)視為兩個(gè)相干的BPSK信號(hào)的組合，通過(guò)上下邊帶相干組合，實(shí)現(xiàn)跟蹤和定位。但是，在雙邊帶組合跟蹤過(guò)程中，由于單邊帶載波相位觀測(cè)量中存在整周模糊度，因此在計(jì)算副載波相位或者載波相位時(shí)，將引入半周模糊度。傳統(tǒng)的半周模糊度解決方法不能夠解決這種雙邊帶導(dǎo)航信號(hào)中的半周模糊度問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本申請(qǐng)的目的是提供一種半周模糊度消除方法和裝置，能夠確定并消除本地解調(diào)的雙邊帶導(dǎo)航信號(hào)中的半周模糊度。根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，公開了一種半周模糊度消除方法，包括：提取接收到的導(dǎo)航信號(hào)中的上邊帶載波相位觀測(cè)量和下邊帶載波相位觀測(cè)量，計(jì)算所述導(dǎo)航信號(hào)的副載波相位觀測(cè)量；以及根據(jù)副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系解算副載波相位觀測(cè)量的半周模糊度，并根據(jù)解算結(jié)果消除所述半周模糊度。根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，公開了一種半周模糊度消除裝置，包括：計(jì)算模塊，提取接收到的導(dǎo)航信號(hào)中的上邊帶載波相位觀測(cè)量和下邊帶載波相位觀測(cè)量，計(jì)算所述導(dǎo)航信號(hào)的副載波相位觀測(cè)量；以及消除模塊，根據(jù)副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系解算副載波相位觀測(cè)量的半周模糊度，并根據(jù)解算結(jié)果消除所述半周模糊度。附圖說(shuō)明圖1示出了傳統(tǒng)BPSK調(diào)制導(dǎo)航信號(hào)的載波相位觀測(cè)量的示意圖。圖2示出了帶有根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的半周模糊度消除裝置的導(dǎo)航信號(hào)接收機(jī)的跟蹤單元。圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的采用BOC(1,1)調(diào)制方式下的導(dǎo)航信號(hào)的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系的示意圖。圖4示出了根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的采用AltBOC(15,10)調(diào)制方式下的導(dǎo)航信號(hào)的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系的示意圖。圖5示出了根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的半周模糊度消除裝置的示意圖。具體實(shí)施方式下面參照附圖對(duì)本申請(qǐng)公開的一種半周模糊度消除方法和裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。為簡(jiǎn)明起見，本申請(qǐng)各實(shí)施例的說(shuō)明中，相同或類似的裝置使用了相同或相似的附圖標(biāo)記。圖2示出了帶有根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的半周模糊度消除裝置 的導(dǎo)航信號(hào)接收機(jī)的跟蹤單元。跟蹤單元包括半周模糊度消除裝置100，上邊帶處理器200和下邊帶處理器300。上邊帶處理器200和下邊帶處理器300實(shí)現(xiàn)雙BPSK跟蹤模型，將BOC信號(hào)視為兩個(gè)相干的BPSK信號(hào)的組合，通過(guò)上下邊帶相干組合，實(shí)現(xiàn)跟蹤和定位。根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式，半周模糊度消除裝置100可以從上下邊帶處理器200、300中提取上邊帶載波相位觀測(cè)量與下邊帶載波相位觀測(cè)量，解算出副載波相位，并根據(jù)副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系解算副載波相位觀測(cè)量的半周模糊度，并根據(jù)解算結(jié)果消除所述半周模糊度。導(dǎo)航信號(hào)調(diào)制過(guò)程中，副載波與偽隨機(jī)碼之間存在嚴(yán)格的同步關(guān)系。如果當(dāng)前解調(diào)信號(hào)中的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系符合調(diào)制中副載波與偽隨機(jī)碼之間的嚴(yán)格同步關(guān)系，則接收機(jī)可以確定副載波相位觀測(cè)量不存在半周模糊度；反之，如果當(dāng)前解調(diào)信號(hào)中的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系與應(yīng)有的同步關(guān)系之間存在反轉(zhuǎn)，則存在半周模糊度，接收機(jī)將對(duì)副載波相位觀測(cè)量進(jìn)行半周模糊度補(bǔ)償。導(dǎo)航信號(hào)調(diào)制過(guò)程中副載波與偽隨機(jī)碼之間的嚴(yán)格的同步關(guān)系與采用的副載波調(diào)制方式(BOC調(diào)制方式)相關(guān)。不同的BOC調(diào)制方式，副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系不同。例如，副載波與偽隨機(jī)碼之間的這種不同的同步關(guān)系受到副載波速率與偽隨機(jī)碼速率之間的比值影響。圖3顯示了采用BOC(1,1)調(diào)制方式下的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系。虛線框顯示了在該觀測(cè)時(shí)刻副載波相位與偽隨機(jī)碼相位之間的同步關(guān)系。此外，可以看出，對(duì)于各個(gè)碼片周期，副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系不變。圖4顯示了采用AltBOC(15,10)調(diào)制方式下的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系?？梢钥闯?，在相鄰的碼片周期，副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系發(fā)生180度反轉(zhuǎn)。例如，左虛線框所顯示的觀測(cè)時(shí)刻的副載波相位與偽隨機(jī)碼相位之間的同步關(guān)系，相比右虛線框所顯示的觀測(cè)時(shí)刻(相鄰碼片)的副載波相位與偽隨機(jī)碼相位之間的同步關(guān)系，發(fā)生了180度相位反轉(zhuǎn)。因此，在將當(dāng)前解調(diào)信號(hào)中的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系與應(yīng)有的嚴(yán)格同步關(guān)系進(jìn)行比較時(shí)，需要考慮與當(dāng)前觀測(cè)偽隨機(jī) 碼所處碼片相對(duì)應(yīng)的嚴(yán)格同步關(guān)系。下面以由AltBOC調(diào)制方式生成的伽利略系統(tǒng)E5信號(hào)為例，說(shuō)明根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的半周模糊度消除方法和裝置。其中，伽利略系統(tǒng)E5導(dǎo)航信號(hào)的基帶表達(dá)式如下所示，其中eE5a-I(t)為下邊帶調(diào)制有二次碼和電文的數(shù)據(jù)支路偽隨機(jī)碼,eE5a-Q(t)為下邊帶調(diào)制有二次碼的導(dǎo)頻支路偽隨機(jī)碼,eE5b-I(t)為上邊帶調(diào)制有二次碼和電文數(shù)據(jù)支路偽隨機(jī)碼,eE5b-Q(t)為上邊帶調(diào)制有二次碼的導(dǎo)頻支路偽隨機(jī)碼，和是交調(diào)項(xiàng)，scE5-S(t)和scE5-P(t)分別為偽隨機(jī)碼和交調(diào)項(xiàng)副載波。根據(jù)現(xiàn)有的寬帶二進(jìn)制偏移調(diào)制信號(hào)跟蹤模型，例如DBT接收方法，本地解調(diào)的導(dǎo)航信號(hào)可表示為：其中τ表示接收信號(hào)的傳播延遲，偽隨機(jī)碼速率為fc＝10.23MHz，副載波速率為fs＝15.345MHz，θ＝θ0-2πfcτ表示接收信號(hào)的載波相位，表示接收信號(hào)的副載波相位，ca(t-τ)表示上邊帶導(dǎo)頻支路偽隨機(jī)碼eE5b-Q(t-τ)，cb(t-τ)表示下邊帶導(dǎo)頻支路偽隨機(jī)碼eE5a-Q(t-τ)。這里，上邊帶載波相位觀測(cè)量Φa(t)和下邊帶載波相位觀測(cè)量Φb(t)可以表示為：根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式，參考圖5，半周模糊度消除裝置100包括計(jì)算模塊110和消除模塊120。計(jì)算模塊110計(jì)算副載波相位計(jì)算模塊110還可以計(jì)算載波相位Φθ。副載波相位和載波相位可以根據(jù)提取的上邊帶載波相位觀測(cè)量Φa(t)和下邊帶載波相位觀測(cè)量Φb(t)獲得：消除模塊120根據(jù)副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系解算副載波相位觀測(cè)量的半周模糊度，并根據(jù)解算結(jié)果消除所述半周模糊度。根據(jù)一種實(shí)施方式，參考圖5，消除模塊120可以進(jìn)一步包括確定模塊121和補(bǔ)償模塊122。確定模塊121根據(jù)導(dǎo)航信號(hào)調(diào)制過(guò)程中副載波與偽隨機(jī)碼之間的嚴(yán)格同步關(guān)系，確定解調(diào)信號(hào)中的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系是否符合該嚴(yán)格同步關(guān)系。如果符合該嚴(yán)格同步關(guān)系，則副載波相位觀測(cè)量不存在半周模糊度；反之，則存在半周模糊度。副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系受到BOC調(diào)制方式的影響。如果副載波速率與偽隨機(jī)碼速率之間的比值不是整數(shù)倍關(guān)系，則導(dǎo)航信號(hào)調(diào)制過(guò)程中副載波與偽隨機(jī)碼之間將存在兩種或者兩種以上的嚴(yán)格同步關(guān)系。例如，再次參考圖3，可以看出，AltBOC調(diào)制方式下的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系，在相鄰的碼片周期之間存在180度反轉(zhuǎn)的情況，因此在檢測(cè)當(dāng)前解調(diào)信號(hào)中的副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系是否存在反轉(zhuǎn)時(shí)，需要考慮當(dāng)前觀測(cè)(抽樣)時(shí)刻處于哪一種同步關(guān)系中，以避免半周模糊度的錯(cuò)誤判斷。在本實(shí)施例中，確定模塊121可以進(jìn)一步設(shè)置同步關(guān)系調(diào)整量。同步關(guān)系調(diào)整量反映導(dǎo)航信號(hào)調(diào)制過(guò)程中副載波與偽隨機(jī)碼之間的嚴(yán)格同步關(guān)系自身的變化量。對(duì)于碼片的第一同步關(guān)系，將調(diào)整量設(shè)置為“0”；對(duì)于相鄰碼片的第二同步關(guān)系，將調(diào)整量設(shè)置為“0.5”。確定模塊121可以根據(jù)觀測(cè)時(shí)刻偽隨機(jī)碼的碼片計(jì)數(shù)值確定當(dāng)前解調(diào)信號(hào)中的副載波與 偽隨機(jī)碼應(yīng)當(dāng)處于第一同步關(guān)系還是第二同步關(guān)系，從而根據(jù)相應(yīng)的同步關(guān)系調(diào)整量調(diào)整半周模糊度。例如，對(duì)于GalileoE5信號(hào)所采用的AltBOC調(diào)制，半周模糊度補(bǔ)償值R計(jì)算方式可以表示為：其中，TH為調(diào)整量，反映了當(dāng)前檢測(cè)時(shí)刻副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系。其中，k為偽隨機(jī)碼的碼片計(jì)數(shù)值，偽隨機(jī)碼碼片計(jì)數(shù)范圍0～10229，副載波頻率fs＝15.345MHz，偽隨機(jī)碼頻率fcode＝10.23MHz，為偽隨機(jī)碼相位小于1碼片部分相位，abs代表求取絕對(duì)值，F(xiàn)rac代表求取小數(shù)部分。其中，偽隨機(jī)碼的碼片計(jì)數(shù)值k和偽隨機(jī)碼相位小于1碼片部分相位可以從接收機(jī)中直接提取。補(bǔ)償模塊122根據(jù)確定裝置120所確定的半周模糊度結(jié)果，對(duì)副載波相位觀測(cè)量進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)本申請(qǐng)的半周模糊度消除模塊，能夠根據(jù)副載波與偽隨機(jī)碼之間的同步關(guān)系，確定副載波相位的半周模糊度，并根據(jù)判斷結(jié)果消除所述半周模糊度。此外，由于副載波相位和載波相位存在如下關(guān)系：載波相位觀測(cè)量具有和副載波觀測(cè)量一致的半周模糊度。因此，當(dāng)確定副載波相位存在半周模糊度并進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，可以同時(shí)確定并補(bǔ)償載波相位中存在的半周模糊度，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)載波相位中半周模糊度的消除。表1和表2分別示出了未采用和采用了根據(jù)本申請(qǐng)的半周模糊度消 除方法和裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將接收機(jī)12個(gè)通道設(shè)置為跟蹤同一顆衛(wèi)星模式。表1所顯示的通道1和通道5(灰色陰影突示出)中存在半周模糊度問(wèn)題。通過(guò)表2與表1對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，采用根據(jù)本申請(qǐng)的半周模糊度消除方法和裝置能夠有效解決副載波和載波相位觀測(cè)量半周模糊度問(wèn)題，提取完整有效的副載波和載波相位觀測(cè)量。表1：未采用半周模糊度消除方法和裝置通道衛(wèi)星數(shù)載波相位(周)副載波相位(周)112235342413.8443030159.320212235342413.3443030159.820312235342413.3443030159.820412235342413.3443030159.820512235342413.8443030160.320612235342413.3443030159.820712235342413.3443030159.820812235342413.3443030159.820912235342413.3443030159.8201012235342413.3443030159.8201112235342413.3443030159.8201212235342413.3443030159.820表2：采用了半周模糊度消除方法和裝置通道衛(wèi)星數(shù)載波相位(周)副載波相位(周)119236276766.0343042190.123219236276766.0343042190.122319236276766.0343042190.123419236276765.0343042190.122519236276765.0343042190.123619236276766.0343042190.122719236276766.0343042191.123819236276765.0343042190.123919236276766.0333042190.1221019236276765.0343042190.1231119236276765.0343042190.1231219236276765.0343042190.123以上參考附圖對(duì)本申請(qǐng)的示例性的實(shí)施方案進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述實(shí)施方案僅僅是為了說(shuō)明的目的而所舉的示例，而不是用來(lái)進(jìn)行限制，凡在本申請(qǐng)的教導(dǎo)和權(quán)利要求保護(hù)范圍下所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)要求保護(hù)的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3