本發明公開了一種GNSS信號載波跟蹤方法，包括：對解擴復信號進行第一相干累加操作獲得第一相干累加結果，并進行第二相干累加操作獲得第二相干累加結果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前對上一第一相干累加結果按照第一相位間隔進行旋轉，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前對上一第二相干累加結果按照第二相位間隔進行旋轉；確定進行第一相干累加操作的次數和第二相干累加操作的次數都達到第一預設值時，將第一相干累加結果設定為第一目標相干累加結果，并將第二相干累加結果設定為第二目標相干累加結果；并根據第一目標相干累加結果和第二目標相干累加結果，調整參考頻率復信號的頻率。本發明還同時公開了一種GNSS信號載波跟蹤裝置。

技術領域

本發明涉及一種星基導航技術領域，尤其涉及一種全球衛星導航系統(GNSS，Global Navigation Satellite System)信號載波跟蹤方法及裝置。

背景技術

目前，大多數GNSS信號接收機中，都使用GNSS教科書名稱為《GPS原理與應用》(第二版，Elliott D.Kaplan)中所錄入的GNSS信號載波頻率與相位跟蹤裝置，該裝置如圖1所示，它采用鎖相環(PLL，Phase Locked Loop)與鎖頻環(FLL，Frequency Lock Loop)相結合的方式來完成載波跟蹤，跟蹤靈敏度約為-158dBm。

本質上說，一種可提高GNSS接收機接收信號的靈敏度，尤其是載波跟蹤靈敏度的有效手段，是基于二進制相移鍵控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)的信號頻偏估計的最大似然函數。而在GNSS接收機工作狀態中，接收機只能獲取衛星發射信號的中心頻率、擴頻碼相位及速率、調制數據的碼速率，因此，GNSS接收機中所使用的信號頻偏估計的最大似然函數是基本遵循未知調制數據內容的最大似然函數。

目前，主要使用的頻偏估計方式有如下三種：

第一種方式為：從時域上看，最大似然函數的結果相當于連續時域上掃頻操作在掃至某個特定頻點出現能量增益的最大值時，該頻點即為頻偏估計值。出現這種增益大小發生改變的根本原因是：在特定積分時間內，載波頻偏與積分能量增益之間存在辛格(sinc)函數衰減的關系。由于在實際使用中，為了進行穩定的環路跟蹤，不可能進行掃頻操作來檢驗sinc函數衰減，因此，引入三組數字控制振蕩器(NCO，Numerically ControlledOscillator)來進行頻偏估計，GNSS信號載波頻偏與增益的sinc衰減及左右頻偏鉗位跟蹤的原理如圖2所示。圖3為采用三路變頻器(即三組NCO)方式進行GNSS信號頻率跟蹤的裝置示意圖，參照圖3所示，以20ms相干積分時間為例，將三組NCO頻率置數分別設置為中心頻率fs、中心頻率左偏10Hz：f_左＝fs-10Hz、以及中心頻率右偏10Hz：f_右＝fs+10Hz。當NCO輸出頻率與實際輸入的載波頻率完全對齊時，左右頻偏的增益差值為0即A_f左-A_f右＝0；當NCO輸出頻率大于實際輸入的載波頻率時，左右頻偏的增益差值大于0即A_f左-A_f右＞0；當NCO輸出頻率小于實際輸入的載波頻率時，左右頻偏的增益差值小于0即A_f左-A_f右＜0，將左右頻偏的增益差值送入環路濾波器作為鑒頻信號，即可完成頻率跟蹤。

第二種方式為：從頻域上看，載波頻偏的估計相當于對輸入信號進行快速傅氏變換(FFT，Fast Fourier Transformation)后增益最大值所表示的頻點，但是由于FFT變換會帶來頻率估計的模糊，因此，在FFT變換后同樣需要取增益最大值所表示的頻點的左右兩個頻點，并計算左右頻偏的增益差值；圖4為采用FFT方式進行GNSS信號頻率跟蹤的裝置示意圖，參照圖4所示，將20ms相干數據做8個點的FFT運算，則每個FFT結果覆蓋的頻偏范圍為±25Hz，將左右頻偏的增益差值送入環路濾波器作為鑒頻信號，即可完成頻率跟蹤。