CN103760577A - 一种gnss卫星跟踪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种GNSS卫星跟踪方法，包括以下步骤：S1：GPS信号接收机接收多个卫星的GPS信号并发送给相关器组进行信号积分处理并输出相应的数据信号；***控制模块接收数据信号并发送给鉴相器模块进行处理；鉴相器模块接收数据信号后对其进行鉴相处理，同时输出鉴相结果并分别将其发送给环路滤波器以及存储模块中；环路滤波器对数据信号进行滤波运算处理并将结果发送给***控制模块；***控制模块接收控制相应的码NCO和载波NCO分别进行伪码和载波的剥离。本发明的有益效果在于，提供一种资源利用效率高以及节省成本的GNSS卫星跟踪方法。

Description

一种GNSS卫星跟踪方法
技术领域
本发明涉及一种高资源利用率的GNSS卫星跟踪装置及其跟踪方法。
背景技术
全球卫星定位与导航***，例如全球定位***(GPS)，包括一组发送GPS信号的一个卫星星座，该GPS信号能被接收机用来确定该接收机的位置。卫星轨道被安排在多个平面内，以便在地球上任何位置都能从至少四颗卫星接收这种信号。
每一颗GPS卫星所发送的GPS信号都是直接序列扩频信号。商业上使用的信号与标准定为服务(SPS)有关，而且被称之为粗码(C／A码)的直接序列二相扩频信号，在1575.42MHz的载波下，具有每秒1.023兆码片的速率。伪随机噪声(PN)序列长度是1023个码片，对应于1ms的时间周期。每一颗卫星发射不同的PN码，使得信号能够从几颗卫星同时发送，并由一接收机同时接收，相互间几乎无干扰。术语“卫星星号”和这个PN码相关，可以用以标示不同的GPS卫星。
GPS的调制信号是导航电文(又称为D码)和PN码组合码。导航电文的速率为每秒50比特。D码的基本单位是一个1500比特的主帧，主帧又分为5个300比特的子帧。其中，子帧一包含了标识码、星种数据龄期以及卫星时钟修正参数信息。子帧二和子帧三包含了实时的GPS卫星星历，星历是当前导航定位信息的最主要内容。利用子帧一至子帧三的信息即可以实现定位，完成定位的基本任务。子帧四和子帧五包含了1至32颗卫星的监控状况，UTC校准信息和电离层修正参数及1至32颗卫星的历书。历书是卫星星历参数的简化子集，用于预测相对于接收机的可见卫星及其多普勒频偏。历史每12.5分钟广播一次，有限期为几个月。
实现卫星定位的前提是定位***能跟踪四颗以上的卫星。而***跟踪通道数目成为衡量卫星定位***的一个重要指标，而随着卫星跟踪通道的增加，硬件资源也会随着增加，如何提高***的资源利用率成为硬件定位***的重要技术。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种资源利用效率高以及节省成本的GNSS卫星跟踪方法。
本发明提供了一种GNSS卫星跟踪方法，包括以下步骤：S1：GPS信号接收机接收多个跟踪通道中多个卫星的GPS信号，同时将接收到的多个所述GPS信号发送给多个跟踪通道中的相关器组，多个所述相关器组对多个所述GPS信号分别进行信号积分处理并输出相应的数据信号，同时将多个所述数据信号分别发送给***控制模块S2：***控制模块接收多个所述相关器组发送的数据信号，并发出相应的指令，根据所述指令判断当前数据信号的时刻属于哪个跟踪通道以及哪个跟踪环路的工作时间，然后选择相应的数据信号，同时将所述数据信号发送给鉴相器模块S3：鉴相器模块接收所述***控制模块发送的数据信号并对其进行鉴相处理，同时输出鉴相结果并分别将所述鉴相结果发送给所述环路滤波器以及存储模块中，所述存储模块用于存储多个所述跟踪通道中每一时刻的经过鉴相器模块鉴相后的GPS信号S4：环路滤波器接收所述鉴相器模块发送的经过鉴相后的数据信号，对其进行滤波运算处理同时输出相关系数，并将所述相关系数发送给所述***控制模块S5：***控制模块接收所述相关系数并发送到多个跟踪通道中相应的码NCO和载波NCO，所述码NCO对所述GPS信号中的伪码进行剥离，所述载波NCO对所述GPS信号中的载波进行剥离。
进一步，所述步骤S5中码NCO对所述GPS信号中的伪码进行剥离的具体过程为：所述码NCO接收所述***控制模块发送的相关系数并产生伪码频率并将其发送给所述码发生器，所述码发生器接收所述伪码频率后产生本地伪码进而与所述相关器组接收到的GPS信号相乘，以便进行所述GPS信号中伪码的剥离。
进一步，所述步骤S5中所述载波NCO对所述GPS信号中的载波进行剥离的具体过程为：所述载波NCO接收所述***控制模块发送相关系数并产生数字正弦和余弦信号，同时将所述数字正弦和余弦信号发送给载波剥离器，所述载波玻璃器接收所述数字正弦和余弦信号并对所述GPS信号中的载波进行剥离。
进一步，所述环路滤波器对经过鉴相器模块鉴相后的数据信号进行滤波处理且输出的结果阶数在两阶或两阶以上时，进行滤波计算时，除了需要当前时刻的鉴相器模块的输出结果，还需要调用存储在所述存储模块中过去时刻鉴相器模块输出的鉴相结果以及所述环路滤波器输出的滤波结果。
进一步，多个所述跟踪通道包括32个跟踪通道。
本发明具有的优点和有益效果为：本GNSS星跟踪方法设置有***控制模块和存储模块，所述***控制模块可根据设定的时刻实现对与其相连的32个跟踪通道的中卫星发送的GPS信号的控制处理，所述存储模块可以存储每个时刻各个跟踪通道中鉴相器模块输出的鉴相结果以及滤波器输出的滤波结果，以便后期进行调用，并在***控制模块的控制下根据不同时刻读取相应的参数，进行环路滤波器的相关预算，从而实现对32个跟踪通道中卫星的跟踪，可实现最大程度的节约逻辑资源，提高跟踪硬件资源利用率。
附图说明
图1为本实施例的GNSS卫星跟踪方法的示意框图。
具体实施方式
下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：本发明实施例的一种GNSS星跟踪方法，包括以下步骤：
S1：GPS信号接收机接收多个跟踪通道中多个卫星的GPS信号，同时将接收到的多个所述GPS信号发送给多个跟踪通道中的相关器组11，多个所述相关器组11对多个所述GPS信号分别进行信号积分处理并输出相应的数据信号，同时将多个所述数据信号分别发送给***控制模块21；
S2：***控制模块21接收多个所述相关器组11发送的数据信号，并发出相应的指令，根据所述指令判断当前数据信号的时刻属于哪个跟踪通道以及哪个跟踪环路的工作时间，然后选择相应的数据信号，同时将所述数据信号发送给鉴相器模块22；
S3：鉴相器模块22接收所述***控制模块21发送的数据信号并对其进行鉴相处理，同时输出鉴相结果并分别将所述鉴相结果发送给所述环路滤波器23以及存储模块24中，所述存储模块24用于存储多个所述跟踪通道中每一时刻的经过鉴相器模块鉴相后的GPS信号；
S4：环路滤波器23接收所述鉴相器模块22发送的经过鉴相后的数据信号，对其进行滤波运算处理同时输出相关系数，并将所述相关系数发送给所述***控制模块21；
S5：***控制模块21接收所述相关系数并发送到多个跟踪通道中相应的码NC013和载波NC014，所述码NC013对所述GPS信号中的伪码进行剥离，所述载波NC014对所述GPS信号中的载波进行剥离。
作为上述实施例的优选实施方式，所述步骤S5中码NC013对所述GPS信号中的伪码进行剥离的具体过程为：所述码NC013接收所述***控制模块21发送的相关系数并产生伪码频率并将其发送给所述码发生器12，所述码发生器12接收所述伪码频率后产生本地伪码进而与所述相关器组11接收到的GPS信号相乘，以便进行所述GPS信号中伪码的剥离。
作为上述实施例的优选实施方式，所述步骤S5中所述载波NC014对所述GPS信号中的载波进行剥离的具体过程为：所述载波NC014接收所述***控制模块21发送相关系数并产生数字正弦和余弦信号，同时将所述数字正弦和余弦信号发送给载波剥离器，所述载波玻璃器接收所述数字正弦和余弦信号并对所述GPS信号中的载波进行剥离。
作为上述实施例的优选实施方式，所述环路滤波器23对经过鉴相器模块22鉴相后的数据信号进行滤波处理且输出的结果阶数在两阶或两阶以上时，进行滤波计算时，除了需要当前时刻的鉴相器模块22的输出结果，还需要调用存储在所述存储模块24中过去时刻鉴相器模块22输出的鉴相结果以及所述环路滤波器23输出的滤波结果。
作为上述实施例的优选实施方式，多个所述跟踪通道包括32个跟踪通道，通过所述***控制模块21和所述存储模块24的配合，实现32个跟踪通道仅需要一个鉴相器模块22和一个环路滤波器23，大大节约了GNSS跟踪***的硬件资源，提高了硬件资源的利用率。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种GNSS卫星跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：GPS信号接收机接收多个跟踪通道中多个卫星的GPS信号，同时将接收到的多个所述GPS信号发送给多个跟踪通道中的相关器组，多个所述相关器组对多个所述GPS信号分别进行信号积分处理并输出相应的数据信号，同时将多个所述数据信号分别发送给***控制模块；
S2：***控制模块接收多个所述相关器组发送的数据信号，并发出相应的指令，根据所述指令判断当前数据信号的时刻属于哪个跟踪通道以及哪个跟踪环路的工作时间，然后选择相应的数据信号，同时将所述数据信号发送给鉴相器模块；
S3：鉴相器模块接收所述***控制模块发送的数据信号并对其进行鉴相处理，同时输出鉴相结果并分别将所述鉴相结果发送给所述环路滤波器以及存储模块中，所述存储模块用于存储多个所述跟踪通道中每一时刻的经过鉴相器模块鉴相后的GPS信号；
S4：环路滤波器接收所述鉴相器模块发送的经过鉴相后的数据信号，对其进行滤波运算处理同时输出相关系数，并将所述相关系数发送给所述***控制模块；
S5：***控制模块接收所述相关系数并发送到多个跟踪通道中相应的码NCO和载波NCO，所述码NCO对所述GPS信号中的伪码进行剥离，所述载波NCO对所述GPS信号中的载波进行剥离。
2.根据权利要求1所述的GNSS卫星跟踪方法，其特征在于，所述步骤S5中码NCO对所述GPS信号中的伪码进行剥离的具体过程为：所述码NCO接收所述***控制模块发送的相关系数并产生伪码频率并将其发送给所述码发生器，所述码发生器接收所述伪码频率后产生本地伪码进而与所述相关器组接收到的GPS信号相乘，以便进行所述GPS信号中伪码的剥离。
3.根据权利要求1所述的GNSS卫星跟踪方法，其特征在于，所述步骤S5中所述载波NCO对所述GPS信号中的载波进行剥离的具体过程为：所述载波NCO接收所述***控制模块发送相关系数并产生数字正弦和余弦信号，同时将所述数字正弦和余弦信号发送给载波剥离器，所述载波玻璃器接收所述数字正弦和余弦信号并对所述GPS信号中的载波进行剥离。
4.根据权利要求1所述的GNSS卫星跟踪方法，其特征在于，所述环路滤波器对经过鉴相器模块鉴相后的数据信号进行滤波处理且输出的结果阶数在两阶或两阶以上时，进行滤波计算时，除了需要当前时刻的鉴相器模块的输出结果，还需要调用存储在所述存储模块中过去时刻鉴相器模块输出的鉴相结果以及所述环路滤波器输出的滤波结果。
5.根据权利要求1所述的GNSS卫星跟踪方法，其特征在于，多个所述跟踪通道包括32个跟踪通道。
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