CN108205145B - Gps频率跟踪方法、装置及gps接收机 - Google Patents

Gps频率跟踪方法、装置及gps接收机 Download PDF

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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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Abstract

本发明提供一种GPS频率跟踪方法、装置及GPS接收机。所述方法包括：将解扩处理后的信号进行积分；取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图；将所述M点快速傅氏变换的频谱图中的复数分别取模值后平方变为实数；重复快速傅氏变换K次，并将所述M点快速傅氏变换后频谱图中的同一个频率的所述实数进行非相干累和；将所述非相干累和后的结果分外环和内环计算频偏值；将所述内环频偏值和所述外环频偏值进行筛选确定；通过数字控制振荡器生成对应的正余弦波形后送入中频采样信号混合以消除频偏。本发明能够使GPS接收机在突发性大频偏存在时仍然可以得到较为精准的频偏值，提高了GPS接收机的稳定性。

Description

GPS频率跟踪方法、装置及GPS接收机
技术领域
本发明涉及GPS(全球定位***)技术领域，尤其涉及一种GPS频率跟踪方法、装置及GPS接收机。
背景技术
GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户可以通过GPS接收机对GPS信号进行接收、跟踪、变换和测量，以便能够了解自身所处位置的经度、纬度和海拔(或与之类似的测量信息)。
其中，载波跟踪环路设计是GPS接收机中非常重要的环节,其性能的好坏直接影响到GPS接收机的灵敏度。
现有的载波跟踪环路主要采用如图1所示的方式，GPS接收机完成对信号的捕获、数模转换后获得中频采样数据，将所述中频采样数据根据码相位调整后的C/A码进行解扩处理，将通过解扩后信号送入积分器中进行积分，所述积分后的信号量送入叉点鉴频器，所述叉点鉴频器将积分结果分为I路和Q路进行计算，利用如下计算公式计算频率误差；
Dot＝I(k-1)I(k)+Q(k-1)Q(k)
Cross＝Q(k)I(k-1)-I(k)Q(k)
df＝atan2(cross,dot)/T
其中，df为频率误差，I(k)代表k时刻鉴频器I路输出的数据，I(k-1)代表经过延时时间T后I路输出的数据，Q(k)代表k时刻鉴频器Q路输出的数据，Q(k-1)代表经过延时时间T后Q路输出的数据；
将鉴频器得到的频率误差送入锁频环环路滤波器进行滤波，去掉噪音，得到较为精准的频率误差，将较为精准的频率误差送入数控振荡器中生成对应的正余弦波形后乘以中频采样信号以消除频偏。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
当GPS接收机出现高动态场景或者GPS接收机本身的时钟源短期稳定度受到外界环境因素影响而变差时，GPS接收机接收到的信号会出现较大的频偏，此时，GPS载波跟踪环路需要通过较长的积分时间来保证信噪比，从而来校正这个较大频偏，但是，当GPS载波跟踪环路积分时间变长后，进行积分的正余弦信号会出现正负抵消的情况，从而导致频偏计算出现错误，最终导致GPS接收机无法完成定位。
发明内容
本发明提供的GPS频率跟踪方法、装置及GPS接收机，能够使GPS接收机在突发性大频偏存在时仍然可以得到较为精准的频偏值，从而保证GPS接收机具有良好的跟踪性能，提高了GPS接收机的稳定性。
第一方面，本发明提供一种GPS频率跟踪方法，包括：
步骤一、将解扩处理后的信号进行积分，其中，所述积分的积分长度为Nms内接收到的信号量；
步骤二、将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图，其中M>＝L；
步骤三、将所述M点快速傅氏变换的频谱图中的复数分别取模值后平方变为实数；
步骤四、重复步骤二、步骤三K次，并将所述K个所述M段快速傅氏变换的同一个频率的所述实数进行非相干累和，其中，K为自然数；
步骤五、将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值，同时将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值；
步骤六、将所述外环频偏值和所述内环频偏值送入载波频率控制器中确定最终频偏值的结果为所述外环频偏值或所述内环频偏值之一；
步骤七、将最终确定的所述外环频偏值或所述内环频偏值之一通过数字控制振荡器生成对应的正余弦波形后送入中频采样信号中以消除频偏。
可选地，所述将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图之前，所述方法还包括：
判断所述L个积分长度的时间是否超过一个导航比特时间；
当所述L个积分长度的时间超过一个导航比特时间时，按照第一个导航比特时间内的积分结果对L中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整。
可选地，所述按照第一个导航比特时间内的积分结果对L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整包括：
当导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检，其中，所述导航比特是以二进制的形式进行编码；
根据盲检结果对所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整；
当所述导航比特已知时，对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一个导航比特时间对应的导航比特相同的序列，取原值不变；对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与所述第一个导航比特时间对应的导航比特不同的序列，将所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果乘以-1。
可选地，所述当导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检包括：
对所述L个积分长度中剩余的导航比特字节逐个按照0/1遍历列出可能出现的导航比特情况；
对所述遍历后的导航比特字节时间内的所有积分结果按照原值和乘以-1后的值分别与L个积分长度的时间中第一个导航比特时间内积分结果进行所述快速傅氏变换得到多组快速傅氏变换频谱图；
取所述多组快速傅氏变换频谱中快速傅氏变换的峰值得到多个峰值，进而将所述多个峰值进行比较，取所述多个峰值中最大的那一个峰值对应的导航比特作为导航比特盲检结果。
可选地，所述将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值包括：
取所述非相干累和后的结果中的峰值，并通过设置门限值进行峰值验证；
当所述峰值验证正确时，根据所述频谱图计算频偏值，否则，将所述频偏值置0。
可选地，所述对所述频谱图进行峰值验证包括：当所述峰值验证结果同时满足下述两个条件时，认为所述频偏值正确，否则认为所述频偏值不正确。
条件1、所述频谱图中主峰值与次峰值比值大于门限1，所述门限1根据***配置决定；
条件2、所述频谱图中主峰值与均值比值大于门限2，所述门限2根据***配置决定。
可选地，所述当所述峰值验证正确时，根据所述频谱图计算频偏值包括：
根据所述频谱图按照如下公式计算所述外环频偏值；
delta_f＝fFFT*[Idx_Pmax+(Pmax+1-Pmax-1)/(Pmax+1+Pmax-1)]
其中，Pmax为最大谱线对应的位置的能量，Pmax-1代表最大频谱左边对应的位置的能量，Pmax+1为最大谱线右边对应的位置的能量，delta_f代表频偏值，fFFT代表所述快速傅氏变换输出的每个谱线的频率间隔；Idx_Pmax代表最大谱线对应的索引。
可选地，所述将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值包括：
取所述非相干累加后的结果并在所述的频谱图横坐标为0/1/-1三个位置按照如下公式进行内环频偏插值计算；
delta_f＝fFFT*(P1-P-1)/(P1+P-1)
其中，P0/P1/P-1分别为频谱中横坐标为0/1/-1三个频谱索引对应的能量。
第二方面，本发明提供一种GPS频率跟踪装置，包括：
积分单元，用于将解扩处理后的信号进行积分，其中，所述积分的积分长度为N毫秒内接收到的信号量；
第一处理单元，用于将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图，其中M>＝L；
第二处理单元，用于将所述M段快速傅氏变换的频谱图中的复数分别取模值后平方变为实数；
第三处理单元，用于将所述第一处理单元和所述第二处理单元重复K次所得的K个所述M段快速傅氏变换的同一个频率的所述实数进行非相干累和，其中，K为自然数；
计算单元，用于将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值，同时将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值；
确定单元，用于将所述外环频偏值和所述内环频偏值送入载波频率控制器中确定最终频偏值的结果为所述外环频偏值或所述内环频偏值之一；
第四处理单元，用于将最终确定的所述外环频偏值或所述内环频偏值之一通过数字控制振荡器生成对应的正余弦波形后送入中频采样信号中以消除频偏。
可选地，所述装置还包括：
判断单元，用于在第一处理单元将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图之前，判断所述L个积分长度的时间是否超过一个导航比特时间；
调整单元，用于当所述L个积分长度的时间超过一个导航比特时间时，按照第一个导航比特时间内的积分结果对L中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整。
可选地，所述调整单元包括：
盲检模块，用于当导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检，其中，所述导航比特是以二进制的形式进行编码；
第一调整模块，用于根据盲检结果对所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整；
第二调整模块，用于当所述导航比特已知时，对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一个导航比特时间对应的导航比特相同的序列，取原值不变；对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一个导航比特时间对应的导航比特不同的序列，将所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果乘以-1。
可选地，所述盲检模块包括：
遍历子模块，用于对所述L个积分长度中剩余的导航比特字节逐个按照0/1遍历列出可能出现的导航比特情况；
傅氏变换子模块，用于对所述遍历后的导航比特字节时间内的所有积分结果按照原值和乘以-1后的值分别与L个积分长度的时间中第一个导航比特时间内积分结果进行所述快速傅氏变换得到多组快速傅氏变换频谱图；
确定子模块，用于取所述多组快速傅氏变换频谱中快速傅氏变换的峰值得到多个峰值，进而将所述多个峰值进行比较，取所述多个峰值中最大的那一个峰值对应的导航比特作为导航比特盲检结果。
可选地，所述计算单元包括：
外环验证模块，用于取所述非相干累和后的结果中的峰值，并通过设置门限值进行峰值验证；
外环计算模块，用于当所述峰值验证正确时，根据所述峰值的频谱图计算频偏值，否则，将所述频偏值置0。
可选地，所述外环验证模块包括：当所述峰值验证结果同时满足下述两个条件时，认为所述频偏值正确，否则认为所述频偏值不正确。
条件1、所述频谱图中主峰值与次峰值比值大于门限1，所述门限1根据***配置决定；
条件2、所述频谱图中主峰值与均值比值大于门限2，所述门限2根据***配置决定；
可选地，所述外环计算模块用于：
根据所述频谱图按照如下公式计算所述外环频偏值；
delta_f＝fFFT*[Idx_Pmax+(Pmax+1-Pmax-1)/(Pmax+1+Pmax-1)]
其中，Pmax为最大谱线对应的位置的能量，Pmax-1代表最大频谱左边对应的位置的能量，Pmax+1为最大谱线右边对应的位置的能量，delta_f代表频偏值，fFFT代表所述快速傅氏变换输出的每个谱线的频率间隔；Idx_Pmax代表最大谱线对应的索引。
可选地，所述计算单元还包括：
内环频率插值计算模块，用于取所述非相干累加后的结果并在所述的频谱图横坐标为0/1/-1三个位置按照如下公式进行内环频偏插值计算；
delta_f＝fFFT*(P1-P-1)/(P1+P-1)
其中，P0/P1/P-1分别为频谱中横坐标为0/1/-1三个频谱索引对应的能量。
第三方面，本发明提供一种GPS接收机，所述GPS接收机包括上述GPS频率跟踪装置。
本发明实施例提供的GPS频率跟踪方法、装置及GPS接收机，通过将积分后的信号通过快速傅里叶变换得到傅里叶变换频谱图，并通过所述频谱图对频偏值进行内环计算和外环计算，以及峰值验证的方式，能够使GPS接收机在突发性大频偏存在时仍然可以得到较为精准的频偏值，从而保证GPS接收机具有良好的跟踪性能，提高了GPS接收机的稳定性。
附图说明
图1为本发明现有技术中GPS频率跟踪方法的流程图；
图2为本发明一实施例GPS频率跟踪方法的流程图；
图3为本发明所述快速傅氏变换信号选取结果示意图；
图4为本发明GPS频率跟踪方法的处理框图；
图5为本发明另一实施例GPS频率跟踪方法的流程图；
图6为本发明一实施例GPS频率跟踪装置的结构示意图；
图7为本发明另一实施例GPS频率跟踪装置的结构示意图；
图8为图7中调整单元19的结构示意图；
图9为图8中盲检模块191的结构示意图；
图10为图7中计算单元15的结构示意图；
图11为快速傅氏变换后频谱图峰值验证有效结果示意图；
图12为快速傅氏变换后频谱图峰值验证无效结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种GPS频率跟踪方法，如图2所示，所述方法包括：
S11、将解扩处理后的信号进行积分，其中，所述积分的积分长度为N毫秒内接收到的信号量；
可选地，所述N的取值取决于鉴频器能够鉴别的频偏范围；
可选地，在所述信号进行积分前，将接收到的中频采样信号下变频处理后，利用所述码相位调整后的C/A码完成对所述下变频处理后信号的解扩处理。
S12、将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图，其中M>＝L；
具体地，由于所述快速傅氏变换的输入信号必须为2n的形式，所以当输入的L点信号不是2n的时候，后续进行对所述L点信号进行补零操作得到M点信号后进行所述快速傅氏变换。
具体地，如图3所示，以一个导航比特时间为20ms，且一个快速傅氏变换长度为40ms为例，来表示所述快速傅氏变换的信号选取流程。
S13、将所述M段快速傅氏变换的频谱图中的复数分别取模值后平方变为实数；
S14、重复步骤二、步骤三K次，并将所述K个所述M段快速傅氏变换的同一个频率的所述实数进行非相干累和，其中，K为自然数；
S15、将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值，同时将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值；
S16、将所述外环频偏值和所述内环频偏值送入载波频率控制器中确定最终频偏值的结果为所述外环频偏值或所述内环频偏值之一；
S17、将最终确定的所述外环频偏值或所述内环频偏值之一通过数字控制振荡器生成对应的正余弦波形后送入中频采样信号中以消除频偏。
具体地，如图4所示，为所述GPS频率跟踪方法的处理框图；
本发明实施例提供的GPS频率跟踪方法，通过将积分后的信号通过快速傅里叶变换得到傅里叶变换频谱图，并通过所述频谱图对频偏值进行内环计算和外环计算，以及峰值验证的方式，能够使GPS接收机在突发性大频偏存在时仍然可以得到较为精准的频偏值，从而保证GPS接收机具有良好的跟踪性能，提高了GPS接收机的稳定性。
可选地，如图5所示，所述将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图之前，所述方法还包括：
S18、判断所述L个积分长度的时间是否超过一个导航比特时间；
S19、当所述L个积分长度的时间超过一个导航比特时间时，按照第一个导航比特时间内的积分结果对L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整。
可选地，所述按照第一个导航比特时间内的积分结果对L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整包括：
当导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检，其中，所述导航比特是以二进制的形式进行编码；
根据所述盲检结果对所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整；
当所述导航比特已知时，对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一个导航比特时间对应的导航比特相同的序列，取原值不变；对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一个导航比特时间对应的导航比特不同的序列，将所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果乘以-1。
可选地，所述当所述导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检包括：
对所述L个积分长度中剩余的导航比特字节逐个按照0/1遍历列出可能出现的导航比特情况；
对所述遍历后的导航比特字节时间内的所有积分结果按照原值和乘以-1后的值分别与L个积分长度的时间中第一个导航比特时间内积分结果进行所述快速傅氏变换得到多组快速傅氏变换频谱图；
取所述多组快速傅氏变换频谱中快速傅氏变换的峰值得到多个峰值，进而将所述多个峰值进行比较，取所述多个峰值中最大的那一个峰值对应的导航比特作为导航比特盲检结果。
可选地，所述将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值包括：
取所述非相干累和后的结果中的峰值，并通过设置门限值进行峰值验证；
当所述峰值验证正确时，根据所述频谱图计算频偏值，否则，将所述频偏值置0。
可选地，所述对所述频谱图进行峰值验证包括：当所述峰值验证结果同时满足下述两个条件时，认为所述频偏值正确，否则认为所述频偏值不正确。
条件1、所述频谱图中主峰值与次峰值比值大于门限1，所述门限1根据***配置决定；
条件2、所述频谱图中主峰值与均值比值大于门限2，所述门限2根据***配置决定。
可选地，所述当所述峰值验证正确时，根据所述频谱图计算频偏值包括：
根据所述频谱图按照如下公式计算所述外环频偏值；
delta_f＝fFFT*[Idx_Pmax+(Pmax+1-Pmax-1)/(Pmax+1+Pmax-1)]
其中，Pmax为最大谱线对应的位置的能量，Pmax-1代表最大频谱左边对应的位置的能量，Pmax+1为最大谱线右边对应的位置的能量，delta_f代表频偏值，fFFT代表所述快速傅氏变换输出的每个谱线的频率间隔；Idx_Pmax代表最大谱线对应的索引。
可选地，所述将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值包括：
取所述非相干累加后的结果并在所述的频谱图横坐标为0/1/-1三个位置按照如下公式进行内环频偏插值计算；
delta_f＝fFFT*(P1-P-1)/(P1+P-1)
其中，P0/P1/P-1分别为频谱中横坐标为0/1/-1三个频谱索引对应的能量。
本发明实施例还提供一种GPS频率跟踪装置，如图6所示，所述装置包括：
积分单元11，用于将解扩处理后的信号进行积分，其中，所述积分的积分长度为N毫秒内接收到的信号量；
第一处理单元12，用于将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图，其中M>＝L；
第二处理单元13，用于将所述M段快速傅氏变换的频谱图中的复数分别取模值后平方变为实数；
第三处理单元14，用于将所述第一处理单元和所述第二处理单元重复K次所得的K个所述M段快速傅氏变换的同一个频率的所述实数进行非相干累和，其中，K为自然数；
计算单元15，用于将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值，同时将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值；
确定单元16，用于将所述外环频偏值和所述内环频偏值送入载波频率控制器中确定最终频偏值的结果为所述外环频偏值或所述内环频偏值之一；
第四处理单元17，用于将最终确定的所述外环频偏值或所述内环频偏值之一通过数字控制振荡器生成对应的正余弦波形后送入中频采样信号中以消除频偏。
本发明实施例提供的GPS频率跟踪装置，通过将积分后的信号通过快速傅里叶变换得到傅里叶变换频谱图，并通过所述频谱图对频偏值进行内环计算和外环计算，以及峰值验证的方式，能够使GPS接收机在突发性大频偏存在时仍然可以得到较为精准的频偏值，从而保证GPS接收机具有良好的跟踪性能，提高了GPS接收机的稳定性。
可选地，如图7所示，所述装置还包括：
判断单元18，用于在第一处理单元将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图之前，判断所述L个积分长度的时间是否超过一个导航比特时间；
调整单元19，用于当所述L个积分长度的时间超过一个导航比特时间时，按照第一个导航比特时间内的积分结果对L中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整。
可选地，如图8所示，所述调整单元19包括：
盲检模块191，用于当导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检，其中，所述导航比特是以二进制的形式进行编码；
第一调整模块192，用于根据盲检结果对所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整；
第二调整模块193，用于当所述导航比特已知时，对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一次导航比特时间对应的导航比特相同的序列，取原值不变；对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与所述第一次导航比特时间对应的导航比特不同的序列，将所述L中剩余的导航比特时间内的积分结果乘以-1。
可选地，如图9所示，所示盲检模块191包括：
遍历子模块1911，用于对所述L个积分长度中剩余的导航比特字节逐个按照0/1遍历列出可能出现的导航比特情况；
傅氏变换子模块1912，用于对所述遍历后的导航比特字节时间内的所有积分结果按照原值和乘以-1后的值分别与L个积分长度的时间中第一个导航比特时间内积分结果进行所述快速傅氏变换得到多组快速傅氏变换频谱图；
确定子模块1913，用于取所述多组快速傅氏变换频谱中快速傅氏变换的峰值得到多个峰值，进而将所述多个峰值进行比较，取所述多个峰值中最大的那一个峰值对应的导航比特作为导航比特盲检结果。
可选地，如图10所示，所示计算单元15包括：
外环验证模块151，用于取所述非相干累和后的结果中的峰值，并通过设置门限值进行峰值验证；
外环计算模块152，用于当所述峰值验证正确时，根据所述峰值的频谱图计算频偏值，否则，将所述频偏值置0。
可选地，所示外环验证模块151还用于：
当所述峰值验证结果同时满足下述两个条件时，认为所述频偏值正确，否则认为所述频偏值不正确。
条件1、所述频谱图中主峰值与次峰值比值大于门限1，所述门限1根据***配置决定；
条件2、所述频谱图中主峰值与均值比值大于门限2，所述门限2根据***配置决定；
具体地，如图11所示，为所述快速傅氏变换后频谱图峰值验证有效结果示意图，所述次峰值乘以门限1小于所述主峰值；均值乘以门限2也小于所述主峰值。
其中，红色线代表频谱的最大值，线的高度代表对应频率的能量，横轴数字代表快速傅立叶变换的索引。
当同时满足上述两个条件时，认为所述频偏值正确，否则认为所述频偏值不正确。
具体地，如图12所示，为所述快速傅氏变换后频谱图峰值验证无效结果示意图，所述次峰值乘以门限1大于所述主峰值；均值乘以门限2也大于所述主峰值。
可选地，所述外环计算模块152还用于：
根据所述频谱图按照如下公式计算所述外环频偏值；
delta_f＝fFFT*[Idx_Pmax+(Pmax+1-Pmax-1)/(Pmax+1+Pmax-1)]
其中，Pmax为最大谱线对应的位置的能量，Pmax-1代表最大频谱左边对应的位置的能量，Pmax+1为最大谱线右边对应的位置的能量，delta_f代表频偏值，fFFT代表所述快速傅氏变换输出的每个谱线的频率间隔；Idx_Pmax代表最大谱线对应的索引。
可选地，如图10所示，所示计算单元15还包括：
内环频率插值计算模块153，用于取所述非相干累加后的结果并在所述的频谱图横坐标为0/1/-1三个位置按照如下公式进行内环频偏插值计算；
delta_f＝fFFT*(P1-P-1)/(P1+P-1)
其中，P0/P1/P-1分别为频谱中横坐标为0/1/-1三个频谱索引对应的能量。
本发明实施例还提供一种GPS接收机，所述GPS接收机包括上述GPS频率跟踪装置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种GPS频率跟踪方法，其特征在于，包括：
步骤一、将解扩处理后的信号进行积分，其中，所述积分的积分长度为N毫秒内接收到的信号量；
步骤二、将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图，其中M>＝L；
步骤三、将所述M点快速傅氏变换频谱图中的复数分别取模值后平方变为实数；
步骤四、重复步骤二、步骤三K次，并将K个所述M点快速傅氏变换后频谱图中的同一个频率的所述实数进行非相干累和，其中，K为自然数；
步骤五、将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值，同时将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值；
步骤六、将所述外环频偏值和所述内环频偏值送入载波频率控制器中确定最终频偏值的结果为所述外环频偏值或所述内环频偏值之一；
步骤七、将最终确定的所述外环频偏值或所述内环频偏值之一通过数字控制振荡器生成对应的正余弦波形后送入中频采样信号中以消除频偏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图之前，所述方法还包括：
判断所述L个积分长度的时间是否超过一个导航比特时间；
当所述L个积分长度的时间超过一个导航比特时间时，按照第一个导航比特时间内的积分结果对L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按照第一个导航比特时间内的积分结果对L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整包括：
当导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检，其中，所述导航比特是以二进制的形式进行编码；
根据盲检结果对所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整；
当所述导航比特已知时，对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一个导航比特时间对应的导航比特相同的序列，取原值不变；对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与所述第一个导航比特时间对应的导航比特不同的序列，将所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果乘以-1。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检包括：
对所述L个积分长度中剩余的导航比特字节逐个按照0/1遍历列出可能出现的导航比特情况；
对所述遍历后的导航比特字节时间内的所有积分结果按照原值和乘以-1后的值分别与L个积分长度的时间中第一个导航比特时间内积分结果进行所述快速傅氏变换得到多组快速傅氏变换频谱图；
取所述多组快速傅氏变换频谱中快速傅氏变换的峰值得到多个峰值，进而将所述多个峰值进行比较，取所述多个峰值中最大的那一个峰值对应的导航比特作为导航比特盲检结果。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值包括：
取所述非相干累和后的结果中的峰值，并通过设置门限值进行峰值验证；
当所述峰值验证正确时，根据所述频谱图计算频偏值，否则，将所述频偏值置0。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过设置门限值进行峰值验证包括：当所述峰值验证结果同时满足下述两个条件时，认为所述频偏值正确，否则认为所述频偏值不正确；
条件1、所述频谱图中主峰值与次峰值比值大于门限1，所述门限1根据***配置决定；
条件2、所述频谱图中主峰值与均值比值大于门限2，所述门限2根据***配置决定。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当所述峰值验证正确时，根据所述频谱图计算频偏值包括：
根据所述频谱图按照如下公式计算所述外环频偏值；
delta_f＝fFFT*[Idx_Pmax+(Pmax+1-Pmax-1)/(Pmax+1+Pmax-1)]
其中，Pmax为最大谱线对应的位置的能量，Pmax-1代表最大频谱左边对应的位置的能量，Pmax+1为最大谱线右边对应的位置的能量，delta_f代表频偏值，fFFT代表所述快速傅氏变换输出的每个谱线的频率间隔；Idx_Pmax代表最大谱线对应的索引。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值包括：
取所述非相干累加后的结果并在所述的频谱图横坐标为0/1/-1三个位置按照如下公式进行内环频偏插值计算；
delta_f＝fFFT*(P1-P-1)/(P1+P-1)
其中，P0/P1/P-1分别为频谱中横坐标为0/1/-1三个频谱索引对应的能量。
9.一种GPS频率跟踪装置，其特征在于，包括：
积分单元，用于将解扩处理后的信号进行积分，其中，所述积分的积分长度为N毫秒内接收到的信号量；
第一处理单元，用于将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图，其中M>＝L；
第二处理单元，用于将所述M点快速傅氏变换频谱图中的复数分别取模值后平方变为实数；
第三处理单元，用于将所述第一处理单元和所述第二处理单元重复K次所得的K个所述M点快速傅氏变换的同一个频率的所述实数进行非相干累和，其中，K为自然数；
计算单元，用于将所述非相干累和后的结果送入外环计算外环频偏值，同时将所述非相干累和后的结果送入内环计算内环频偏值；
确定单元，用于将所述外环频偏值和所述内环频偏值送入载波频率控制器中确定最终频偏值的结果为所述外环频偏值或所述内环频偏值之一；
第四处理单元，用于将最终确定的所述外环频偏值或所述内环频偏值之一通过数字控制振荡器生成对应的正余弦波形后送入中频采样信号中以消除频偏。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
判断单元，用于在第一处理单元将所述积分后的信号取L个积分长度记为L点，进行M点快速傅氏变换，得到所述M点快速傅氏变换频谱图之前，判断所述L个积分长度的时间是否超过一个导航比特时间；
调整单元，用于当所述L个积分长度的时间超过一个导航比特时间时，按照第一个导航比特时间内的积分结果对L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括：
盲检模块，用于当导航比特未知时，对所述导航比特进行0/1盲检，其中，所述导航比特是以二进制的形式进行编码；
第一调整模块，用于根据盲检结果对所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果进行正负调整；
第二调整模块，用于当所述导航比特已知时，对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一个导航比特时间对应的导航比特相同的序列，取原值不变；对于所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间对应的导航比特与第一个导航比特时间对应的导航比特不同的序列，将所述L个积分长度的时间中剩余的导航比特时间内的积分结果乘以-1。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述盲检模块包括：
遍历子模块，用于对所述L个积分长度中剩余的导航比特字节逐个按照0/1遍历列出可能出现的导航比特情况；
傅氏变换子模块，用于对所述遍历后的导航比特字节时间内的所有积分结果按照原值和乘以-1后的值分别与L个积分长度的时间中第一个导航比特时间内积分结果进行所述快速傅氏变换得到多组快速傅氏变换频谱图；
确定子模块，用于取所述多组快速傅氏变换频谱中快速傅氏变换的峰值得到多个峰值，进而将所述多个峰值进行比较，取所述多个峰值中最大的那一个峰值对应的导航比特作为导航比特盲检结果。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算单元包括：
外环验证模块，用于取所述非相干累和后的结果中的峰值，并通过设置门限值进行峰值验证；
外环计算模块，用于当所述峰值验证正确时，根据所述频谱图计算频偏值，否则，将所述频偏值置0。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述外环验证模块包括：当所述峰值验证结果同时满足下述两个条件时，认为所述频偏值正确，否则认为所述频偏值不正确；
条件1、所述频谱图中主峰值与次峰值比值大于门限1，所述门限1根据***配置决定；
条件2、所述频谱图中主峰值与均值比值大于门限2，所述门限2根据***配置决定。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述外环计算模块用于：
根据所述频谱图按照如下公式计算所述外环频偏值；
delta_f＝fFFT*[Idx_Pmax+(Pmax+1-Pmax-1)/(Pmax+1+Pmax-1)]
其中，Pmax为最大谱线对应的位置的能量，Pmax-1代表最大频谱左边对应的位置的能量，Pmax+1为最大谱线右边对应的位置的能量，delta_f代表频偏值，fFFT代表所述快速傅氏变换输出的每个谱线的频率间隔；Idx_Pmax代表最大谱线对应的索引。
16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算单元还包括：
内环频率插值计算模块，用于取所述非相干累加后的结果并在所述的频谱图横坐标为0/1/-1三个位置按照如下公式进行内环频偏插值计算；delta_f＝fFFT*(P1-P-1)/(P1+P-1)
其中，P0/P1/P-1分别为频谱中横坐标为0/1/-1三个频谱索引对应的能量。
17.一种GPS接收机，其特征在于，所述GPS接收机包括如权利要求9至16中任一项所述的GPS频率跟踪装置。
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