導(dǎo)航信號捕獲轉(zhuǎn)跟蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 探月S期返回器與服務(wù)艙在軌道高度5000km分離，返回器和服務(wù)艙分離后，返回 器GI^接收機開機進行快速導(dǎo)航定位應(yīng)用，接收機定位時間需要小于60s。該導(dǎo)航應(yīng)用場 景W及快速定位的要求對GI^接收機的導(dǎo)航應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)：第一、導(dǎo)航信號動態(tài)大。探月 =期返回器W接近第二宇宙速度（11. 2km/s)高速再入返回地球，運將產(chǎn)生大的多普勒動 態(tài)范圍（108曲Z)，高動態(tài)無疑將增加 GI^接收機捜索導(dǎo)航信號的時間，影響接收機快速定 位能力。第二、導(dǎo)航信號功率低。探月返回器軌道高度5000km時，可見導(dǎo)航星數(shù)目少，導(dǎo)航 信號的PD0P(Position Dilution Of Precision,位置精度強弱度）差，而PDOP值直接影 響GI^接收機導(dǎo)航定位精度，為降低PDOP值對GI^接收機的影響，需要GI^接收機提高捕 獲靈敏度，增加可見導(dǎo)航星數(shù)目，改善導(dǎo)航信號的PDOP值。
[0003] 為滿足高捕獲靈敏度的需求，接收機捕獲需增加相干積分和非相干積分時間，提 高捕獲靈敏度；為滿足高動態(tài)的特性需求，接收機需捕獲模塊需具備大范圍捜索能力；為 滿足定位時間需要，接收機必須具備導(dǎo)航信號快速捕獲能力。
[0004] 而目前該應(yīng)用背景下的導(dǎo)航信號捕獲穩(wěn)定轉(zhuǎn)入跟蹤成功的概率極低，快速捕獲結(jié) 果直接帶入跟蹤環(huán)路時，實際的載波頻率和偽碼相位已經(jīng)與捕獲結(jié)果不一致，導(dǎo)致跟蹤環(huán) 路無法成功跟蹤信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法及系統(tǒng)，W解決現(xiàn)有技術(shù) 中因為捕獲結(jié)果直接帶入跟蹤環(huán)路時，實際的載波頻率和偽碼相位已經(jīng)與捕獲結(jié)果不一 致，導(dǎo)致跟蹤環(huán)路無法成功跟蹤信號的問題。
[0006] 為此，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法，包括：
[0007] 通過第一通道對導(dǎo)航星進行串行二維盲捜索，轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)路，并輸出該導(dǎo)航星的 即時碼相位信息；
[0008] 通過第二通道快速捕獲所述導(dǎo)航星捕獲起始時刻的碼相位信息和捕獲完成時刻 的碼相位信息，并計算出固定延遲值；
[0009] 根據(jù)所述起始時刻的碼相位信息和所述即時碼相位信息得到捕獲起始時刻到捕 獲結(jié)果轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)路后的固定碼延遲差值；
[0010] 根據(jù)固定碼延遲差值和固定延遲捕獲到轉(zhuǎn)跟蹤固定延遲值，根據(jù)所述固定延遲值 進行轉(zhuǎn)跟蹤碼相位補償。
[0011] 較佳的，所述的導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法，還包括：
[0012] 確定可視導(dǎo)航星的衛(wèi)星號；
[0013] 在所述可視導(dǎo)航星中，根據(jù)預(yù)設(shè)策略選取捕獲導(dǎo)航星和該導(dǎo)航星衛(wèi)星號的頻率控 制字；
[0014] 根據(jù)所述導(dǎo)航星及其頻率控制字，進行導(dǎo)航星信號捜索，輸出所述導(dǎo)航星信號的 多普勒信息和碼相位信息；
[0015] 根據(jù)所述多普勒信息，得到碼相位信息的偏移量；
[0016] 結(jié)合所述碼相位信息和所述碼相位信息的偏移量，得到校正碼相位。
[0017] 較佳的，所述根據(jù)預(yù)設(shè)策略選取捕獲導(dǎo)航星包括：
[0018] 從多個可視導(dǎo)航星中選擇最優(yōu)的可視導(dǎo)航星作為捕獲導(dǎo)航星。
[0019] 較佳的，所述的導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法，還包括：
[0020] 輸入所述校正碼相位到跟蹤環(huán)路，結(jié)合所述導(dǎo)航星進行環(huán)路跟蹤。
[0021] 較佳的，所述的導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法，還包括：
[0022] 判斷環(huán)路跟蹤是否穩(wěn)定，如果是則進行導(dǎo)航定位解算。
[0023] 相應(yīng)于上述方法，本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲系統(tǒng)，包括：
[0024] 即時碼相位信息獲取模塊，用于通過第一通道對導(dǎo)航星進行串行二維盲捜索，轉(zhuǎn) 入跟蹤環(huán)路，并輸出該導(dǎo)航星的即時碼相位信息；
[00巧]固定延遲值獲取模塊，用于通過第二通道快速捕獲所述導(dǎo)航星捕獲起始時刻的碼 相位信息和捕獲完成時刻的碼相位信息，并計算出固定延遲值；
[0026] 固定碼延遲差值獲取模塊，用于根據(jù)所述起始時刻的碼相位信息和所述即時碼相 位信息得到捕獲起始時刻到捕獲結(jié)果轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)路后的固定碼延遲差值；
[0027] 相位補償模塊，用于根據(jù)固定碼延遲差值和固定延遲捕獲到轉(zhuǎn)跟蹤固定延遲值， 根據(jù)所述固定延遲值進行轉(zhuǎn)跟蹤碼相位補償。
[0028] 較佳的，所述的導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲系統(tǒng)，還包括：
[0029] 導(dǎo)航星預(yù)報模塊，用于確定可視導(dǎo)航星的衛(wèi)星號；
[0030] 捕獲控制模塊，用于在所述可視導(dǎo)航星中，根據(jù)預(yù)設(shè)策略選取捕獲導(dǎo)航星和該導(dǎo) 航星衛(wèi)星號的頻率控制字；
[0031] 捕獲捜索模塊，用于根據(jù)所述導(dǎo)航星及其頻率控制字，進行導(dǎo)航星信號捜索，輸出 所述導(dǎo)航星信號的多普勒信息和碼相位信息；
[0032] 轉(zhuǎn)跟蹤校正模塊，用于根據(jù)所述多普勒信息，得到碼相位信息的偏移量，并結(jié)合所 述碼相位信息和所述碼相位信息的偏移量，得到校正碼相位。
[0033] 本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比的有益效果：
[0034] 本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案中，通過實時碼相位偏移值計算方法，精確補償碼相 位偏移值，可W解決高動態(tài)衛(wèi)星接收導(dǎo)航信號時，捕獲的碼相位結(jié)果出現(xiàn)較大的偏移值問 題，并且實現(xiàn)捕獲環(huán)路順利轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)路，縮短導(dǎo)航信號捕獲號捕獲和跟蹤時間。通過捕獲 轉(zhuǎn)跟蹤固定延遲值計算方法，精確計算固定延遲值，補償輸出捕獲碼相位結(jié)果，能夠用于跟 蹤環(huán)路進行精確的衛(wèi)星目標跟蹤?？蓮V泛引用高軌、探月返回等高動態(tài)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機中， 具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0035] 圖1為實施例一提供的導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法流程示意圖；
[0036] 圖2為實施例一提供的導(dǎo)航信號快速捕獲流程示意圖；
[0037] 圖3為實施例二提供的導(dǎo)航信號快速捕獲W及轉(zhuǎn)跟蹤碼相位補償原理圖；
[0038] 圖4為實施例二提供的導(dǎo)航信號快速捕獲流程示意圖；
[0039] 圖5為實施例二提供的捕獲轉(zhuǎn)跟蹤固定延遲值流程示意圖；
[0040] 圖6為實施例S提供的導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0041] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行進一步的詳細描述。
[0042] 本發(fā)明提供一種導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法及系統(tǒng)，W解決現(xiàn)有技術(shù)中捕獲結(jié)果 直接帶入跟蹤環(huán)路時，實際的載波頻率和偽碼相位已經(jīng)與捕獲結(jié)果不一致，導(dǎo)致跟蹤環(huán)路 無法成功跟蹤信號的技術(shù)問題。
[0043] 參見圖1所示的一種導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)跟蹤碼捕獲方法流程示意圖，該方法包括W下步 驟：
[0044] 步驟S101，通過第一通道對導(dǎo)航星進行串行二維盲捜索，轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)路，并輸出該 導(dǎo)航星的即時碼相位信息；
[0045] 步驟S102,通過第二通道快速捕獲所述導(dǎo)航星捕獲起始時刻的碼相位信息和捕獲 完成時刻的碼相位信息，并計算出固定延遲值；
[0046] 步驟S103,根據(jù)所述起始時刻的碼相位信息和所述即時碼相位信息得到捕獲起始 時刻到捕獲結(jié)果轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)路后的固定碼延遲差值；
[0047] 步驟S104,根據(jù)固定碼延遲差值和固定延遲捕獲到轉(zhuǎn)跟蹤固定延遲值，根據(jù)所述 固定延遲值進行轉(zhuǎn)跟蹤碼相位補償。
[0048] 上述實施例提供的技術(shù)方案中，通過捕獲轉(zhuǎn)跟蹤固定延遲值計算方法，精確計算 固定延遲值，補償輸出捕獲碼相位結(jié)果，通過轉(zhuǎn)跟蹤碼相位補償能夠得到與導(dǎo)航星一致的 實際的載波頻率和偽碼相位，W用于跟蹤環(huán)路進行精確的衛(wèi)星目標跟蹤?？蓮V泛引用高軌、 探月返回等高動態(tài)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0049] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本實施例還提供了一種上述步驟S102中用到的可W快 速捕獲導(dǎo)航星的導(dǎo)航信號的碼相位信息的方法，一方面可W解決高動態(tài)衛(wèi)星接收導(dǎo)航信號 時，捕獲的碼相位結(jié)果出現(xiàn)較大的偏移值問題，另一方面采用實時碼相位偏移值計算方法， 精確補償碼相位偏移值，順利轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)路，縮短導(dǎo)航信號捕獲號捕獲、跟蹤時間。
[0050] 參見圖2所述的快速捕獲過程流程示意圖，其包括W下步驟：
[0051] 步驟S201，確定可視導(dǎo)航星的衛(wèi)星號；
[0052] 步驟S202,在所述可視導(dǎo)航星中，根據(jù)預(yù)設(shè)策略選取捕獲導(dǎo)航星和該導(dǎo)航星衛(wèi)星 號的頻率控制字；
[0053] 步驟S203,根據(jù)所述導(dǎo)航星及其頻率控制字，進行導(dǎo)航星信號捜索，輸出所述導(dǎo)航 星信號的多普勒信息和碼相位信息；
[0054] 步驟S204,根據(jù)所述多普勒信息，得到碼相位信息的偏移量； 陽化5] 步驟S205,結(jié)合所述碼相位信息和所述碼相位信息的偏移量，得到校正碼相位。
[0056] 上述步驟S202中，所述根據(jù)預(yù)設(shè)策略選取捕獲導(dǎo)航星可W包括：
[0057] 從多個可視導(dǎo)航星中選擇最優(yōu)的可視導(dǎo)航星作為捕獲導(dǎo)航星。其中，最優(yōu)的可視 導(dǎo)航星可W有多種選擇策略，如參考衛(wèi)星的導(dǎo)航能力、任務(wù)列表和資源列表等多種指標進 行綜合選擇。 陽05引此外，在所述步驟S205之后，還可W包括：
[0059] 輸入所述校正碼相位到跟蹤環(huán)路，結(jié)合所述導(dǎo)航星進行環(huán)路跟蹤。
[0060] 上述技術(shù)方案中，可W進一步的判斷所述環(huán)路跟蹤是否穩(wěn)定，如果是則進行導(dǎo)航 定位解算。
[0061] 上述技術(shù)方案采用實時碼相位偏移值計算方法，精確補償實時的碼相位偏移值， 一方面可W解決高動態(tài)衛(wèi)星接收導(dǎo)航信號時，捕獲的碼相位結(jié)果出現(xiàn)較大的偏移值問題， 另一可W實現(xiàn)捕獲環(huán)路順利轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)路，縮短導(dǎo)航信號捕獲號捕獲和跟蹤時間。 W62] 實施例二：
[0063] 在實施例一提供的方法基礎(chǔ)上，本實施例合特定工程實施案例，給出技術(shù)具體實 施方式。
[0064] 圖3為GI^接收機采取的導(dǎo)航信號快速捕獲W及轉(zhuǎn)跟蹤碼相位補償原理圖，該方 法是碼域并行捜索，頻域串行捜索，即利用碼相位并行處理，將1023個碼片一次捜索完成， 每次滑動信號捜索頻率。 W65]圖3中橫軸為頻率軸，縱軸為碼軸。碼相位進行并行捜索，每次捜索將整個碼相位 域捜索完成。頻率域是采取串行捜索，每次捜索一個多普勒頻點，每時間T內(nèi)進行N個多普 勒頻點的捜索，一共捜索M組，一共捜索頻點個數(shù)為M*N個，運樣可W完成導(dǎo)航信號的整個 頻率域和碼域的二維捜索。
[0066] 當捜索到頻率分格X處，捜索到導(dǎo)航信號S1。整個捜索過程需要進行M組頻率多普 勒的捜索，而所示到X組時，即捜索到導(dǎo)航信號，剩余的M-X組捜索需要消耗時間（M-X) *T， 而該段時間內(nèi)必將導(dǎo)致導(dǎo)航信號SI的信號碼相位漂移。
[0067] 在上述原理的基礎(chǔ)上，本實施例中