弱信號GNSS接收機技術研究

白玉棟　彭少磊

摘要：本文圍繞如何實現(xiàn)GNSS接收機在弱信號條件下定位的問題，從弱信號的捕獲、跟蹤和定位解算三個方面展開研究，在軟件接收機平臺上開展了GNSS民用頻點的弱信號接收技術實驗驗證，為弱信號GNSS接收機的研發(fā)及設計提供了依據(jù)。

關鍵詞：弱信號；全比特補零；信號跟蹤

中圖分類號：TN965.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）04-0119-02

1 前言

GNSS信號到達接收機時已經(jīng)非常微弱，信號總是淹沒于噪聲中。以GPS為例，GPS衛(wèi)星距離地球表面超過20000公里，信號發(fā)射功率約為27W，信號到達接收機天線時的功率不足-123dBm，其功率典型值為-128.5dBm[1]。將功率低于-142dBm的GNSS信號統(tǒng)稱為弱信號。在弱信號環(huán)境下，接收機將無法定位，必須采用相應的弱信號捕獲、跟蹤和定位解算技術才能實現(xiàn)定位。本文針對有NH碼調制的BDSB1民用信號和無NH碼調制的GPSL1民用頻點就弱信號接收機的捕獲、跟蹤與定位解算等關鍵技術技術展開研究。

2 弱信號捕獲

捕獲是接收機實現(xiàn)定位的第一步，在捕獲階段要完成可見星搜索，并對它們的碼相位和載波頻率進行粗略估計。弱GNSS信號捕獲的關鍵即規(guī)避數(shù)據(jù)跳變。針對上述問題國內外諸多研究機構對弱信號捕獲進行了研究并取得了一定的成果，PsiakiML提出了捕獲微弱信號的半比特算法和全比特算法[2]，Elders-BollH將差分相干技術引入到GPS信號捕獲[3]。

對于調制NH碼的GNSS信號，半比特算法、差分相干技術均不再適用。目前北斗弱信號捕獲的主要方法仍是匹配濾波算法和全比特算法，全比特補零算法不僅可規(guī)避數(shù)據(jù)跳變，還可以保證NH碼的對齊。……