一种GNSS信号载波跟踪方法及装置
阅读：780发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种GNSS信号载波跟踪方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种GNSS 信号 载波 跟踪 方法，包括：对解扩复信号进行第一 相干累加 操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一 相位 间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转；确定进行第一相干累加操作的次数和第二相干累加操作的次数都达到第一预设值时，将第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果；并根据第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，调整参考 频率 复信号的频率。本发明还同时公开了一种GNSS信号载波跟踪装置。，下面是一种GNSS信号载波跟踪方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种GNSS信号载波跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，所述第一相位间隔和第二相位间隔互为相反数；所述解扩复信号为已下变频并解扩后的GNSS信号；
确定进行第一相干累加操作的次数达到第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数达到所述第一预设值时，将所述第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将所述第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果；
根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整，所述参考频率复信号用于对所述GNSS信号进行下变频。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果包括：
当获得所述解扩复信号时，根据上一第一相干累加结果B1、当前获得的解扩复信号A和所述第一相位间隔ε*Ts，计算当前的第一相干累加结果B，所述当前的第一相干累加结果满足：B＝A+B1*e-j2πεTs；其中，当进行第一相干累加操作的次数为1时，所述上一第一相干累加结果为0；
其中，Ts为所述上一第一相干累加结果延迟的时间间隔，ε为所述上一第一相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对获得的解扩复信号进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果包括：
当获得所述解扩复信号时，根据上一第二相干累加结果B2、当前获得的解扩复信号A和所述第二相位间隔-ε*Ts，计算当前的第二相干累加结果C，所述当前的第二相干累加结果满足：C＝A+B2*ej2πεTs；其中，当进行第二相干累加操作的次数为1时，所述上一第二相干累加结果为0；
其中，Ts为所述上一第二相干累加结果延迟的时间间隔，-ε为所述上一第二相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定进行第一相干累加操作的次数未达到所述第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数未达到所述第一预设值时，执行所述对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整包括：
对所述第一目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第一目标相干累加结果；
并对所述第二目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第二目标相干累加结果；
将所述求模后的第一目标相干累加结果与求模后的第二目标相干累加结果相减，获得频率误差鉴别结果，所述频率误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的频率误差；
根据所述频率误差鉴别结果，生成频率调整信息，以调整所述参考频率复信号的频率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述频率误差鉴别结果，生成频率调整信息包括：
对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，获得第一非相干累加结果；
判断对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第二预设值；
若是，执行所述对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果的步骤；若否，根据所述第一非相干累加结果，生成频率调整信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得所述解扩复信号之后，所述方法还包括：
对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果；
判断进行相干累加的次数是否小于所述第一预设值；
若是，执行所述对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果的步骤；若否，将所述第三相干累加结果设定为第三目标相干累加结果；
根据所述第三目标相干累加结果，计算相位误差鉴别结果，所述相位误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的相位误差；
根据所述相位误差鉴别结果，生成相位调整信息，以调整所述参考频率复信号的相位。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位误差鉴别结果，生成相位调整信息包括：
对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加，获得第二非相干累加结果；
判断对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第三预设值；
若是，执行所述对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果的步骤；若否，根据所述第二非相干累加结果，生成相位调整信息。
9.一种GNSS信号载波跟踪装置，其特征在于，所述装置包括：第一相干累加模块、设定模块和频率调整模块；其中，
所述第一相干累加模块，用于对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，所述第一相位间隔和第二相位间隔互为相反数；所述解扩复信号为已下变频并解扩后的GNSS信号；
所述设定模块，用于确定进行第一相干累加操作的次数达到第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数达到所述第一预设值时，将所述第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将所述第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果；
所述频率调整模块，用于根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整，所述参考频率复信号用于对所述GNSS信号进行下变频。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一相干累加模块，具体用于当获得所述解扩复信号时，根据上一第一相干累加结果B1、当前获得的解扩复信号A和所述第一相位间隔ε*Ts，计算当前的第一相干累加结果B，所述当前的第一相干累加结果满足：B＝A+B1*e-j2πεTs；其中，当进行第一相干累加操作的次数为1时，所述上一第一相干累加结果为0，Ts为所述上一第一相干累加结果延时的时间间隔，ε为所述上一第一相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一相干累加模块，还用于当获得所述解扩复信号时，根据上一第二相干累加结果B2、当前获得的解扩复信号A和所述第二相位间隔-ε*Ts，计算当前的第二相干累加结果C，所述当前的第二相干累加结果满足：C＝A+B2*ej2πεTs；其中，当进行第二相干累加操作的次数为1时，所述上一第二相干累加结果为0，Ts为所述上一第二相干累加结果延时的时间间隔，-ε为所述上一第二相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一处理模块，用于确定进行第一相干累加操作的次数未达到所述第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数未达到所述第一预设值时，触发所述第一相干累加模块。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述频率调整模块包括：求模运算单元、减法单元和生成单元；其中，
所述求模运算单元，用于对所述第一目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第一目标相干累加结果；并对所述第二目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第二目标相干累加结果；
所述减法单元，用于将所述求模后的第一目标相干累加结果与求模后的第二目标相干累加结果相减，获得频率误差鉴别结果，所述频率误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的频率误差；
所述生成单元，用于根据所述频率误差鉴别结果，生成频率调整信息，以调整所述参考频率复信号的频率。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述生成单元包括：非相干累加子单元、判断子单元和处理子单元；其中，
所述非相干累加子单元，用于对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，获得第一非相干累加结果；
所述判断子单元，用于判断对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第二预设值；
所述处理子单元，用于当进行非相干累加的次数小于所述第二预设值时，触发所述第一相干累加模块；当进行非相干累加的次数达到所述第二预设值时，根据所述第一非相干累加结果，生成频率调整信息。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第二相干累加模块、判断模块、第二处理模块、计算模块和生成模块；其中，
所述第二相干累加模块，用于对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果；
所述判断模块，用于判断进行相干累加的次数是否小于所述第一预设值；
所述第二处理模块，当进行相干累加的次数小于所述第一预设值时，触发所述第二相干累加模块；当进行相干累加的次数达到所述第一预设值时，将所述第三相干累加结果设定为第三目标相干累加结果；
所述计算模块，用于根据所述第三目标相干累加结果，计算相位误差鉴别结果，所述相位误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的相位误差；
所述生成模块，用于根据所述相位误差鉴别结果，生成相位调整信息，以调整所述参考频率复信号的相位。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述生成模块包括：非相干累加单元、判断单元和处理单元；其中，
所述非相干累加单元，用于对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加，获得第二非相干累加结果；
所述判断单元，用于判断对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第三预设值；
所述处理单元，用于当进行非相干累加的次数小于所述第三预设值时，触发所述第二相干累加模块；当进行非相干累加的次数达到所述第三预设值时，根据所述第二非相干累加结果，生成相位调整信息。
一种GNSS信号载波跟踪方法及装置
技术领域
背景技术
[0002] 目前，大多数GNSS信号接收机中，都使用GNSS教科书名称为《GPS原理与应用》(第二版，Elliott D.Kaplan)中所录入的GNSS信号载波频率与相位跟踪装置，该装置如图1所示，它采用锁相环(PLL，Phase Locked Loop)与锁频环(FLL，Frequency Lock Loop)相结合的方式来完成载波跟踪，跟踪灵敏度约为-158dBm。
[0003] 本质上说，一种可提高GNSS接收机接收信号的灵敏度，尤其是载波跟踪灵敏度的有效手段，是基于二进制相移键控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)的信号频偏估计的最大似然函数。而在GNSS接收机工作状态中，接收机只能获取卫星发射信号的中心频率、扩频码相位及速率、调制数据的码速率，因此，GNSS接收机中所使用的信号频偏估计的最大似然函数是基本遵循未知调制数据内容的最大似然函数。
[0004] 目前，主要使用的频偏估计方式有如下三种：
[0005] 第一种方式为：从时域上看，最大似然函数的结果相当于连续时域上扫频操作在扫至某个特定频点出现能量增益的最大值时，该频点即为频偏估计值。出现这种增益大小发生改变的根本原因是：在特定积分时间内，载波频偏与积分能量增益之间存在辛格(sinc)函数衰减的关系。由于在实际使用中，为了进行稳定的环路跟踪，不可能进行扫频操作来检验sinc函数衰减，因此，引入三组数字控制振荡器(NCO，Numerically Controlled Oscillator)来进行频偏估计，GNSS信号载波频偏与增益的sinc衰减及左右频偏钳位跟踪的原理如图2所示。图3为采用三路变频器(即三组NCO)方式进行GNSS信号频率跟踪的装置示意图，参照图3所示，以20ms相干积分时间为例，将三组NCO频率置数分别设置为中心频率fs、中心频率左偏10Hz：f左＝fs-10Hz、以及中心频率右偏10Hz：f右＝fs+10Hz。当NCO输出频率与实际输入的载波频率完全对齐时，左右频偏的增益差值为0即Af左-Af右＝0；当NCO输出频率大于实际输入的载波频率时，左右频偏的增益差值大于0即Af左-Af右＞0；当NCO输出频率小于实际输入的载波频率时，左右频偏的增益差值小于0即Af左-Af右＜0，将左右频偏的增益差值送入环路滤波器作为鉴频信号，即可完成频率跟踪。
[0006] 第二种方式为：从频域上看，载波频偏的估计相当于对输入信号进行快速傅氏变换(FFT，Fast Fourier Transformation)后增益最大值所表示的频点，但是由于FFT变换会带来频率估计的模糊，因此，在FFT变换后同样需要取增益最大值所表示的频点的左右两个频点，并计算左右频偏的增益差值；图4为采用FFT方式进行GNSS信号频率跟踪的装置示意图，参照图4所示，将20ms相干数据做8个点的FFT运算，则每个FFT结果覆盖的频偏范围为±25Hz，将左右频偏的增益差值送入环路滤波器作为鉴频信号，即可完成频率跟踪。
[0008] 上述三种频偏估计方式均存在一定的不足，第一种方式的实现需要依赖三组NCO来进行频偏估计，在现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)或专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)实现中，将使数字电路规模增大，电路结构复杂；第二种方式的实现需要引入额外的FFT运算，同样会使电路规模增大；第三种方式的实现依赖于后端数据处理程序配合用以消除数据调制引起的相位翻转，使系统耦合度增加，结构复杂。
发明内容
[0010] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0011] 本发明实施例提供了一种GNSS信号载波跟踪方法，所述方法包括：
[0012] 对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，所述第一相位间隔和第二相位间隔互为相反数；所述解扩复信号为已下变频并解扩后的GNSS信号；
[0013] 确定进行第一相干累加操作的次数达到第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数达到所述第一预设值时，将所述第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将所述第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果；
[0014] 根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整，所述参考频率复信号用于对所述GNSS信号进行下变频。
[0015] 上述方案中，所述对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果包括：
[0016] 当获得所述解扩复信号时，根据上一第一相干累加结果B1、当前获得的解扩复信号A和所述第一相位间隔ε*Ts，计算当前的第一相干累加结果B，所述当前的第一相干累加结果满足：B＝A+B1*e-j2πεTs；其中，当进行第一相干累加操作的次数为1时，所述上一第一相干累加结果为0；
[0017] 其中，Ts为所述上一第一相干累加结果延迟的时间间隔，ε为所述上一第一相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
[0018] 上述方案中，所述对获得的解扩复信号进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果包括：
[0019] 当获得所述解扩复信号时，根据上一第二相干累加结果B2、当前获得的解扩复信号A和所述第二相位间隔-ε*Ts，计算当前的第二相干累加结果C，所述当前的第二相干累加结果满足：C＝A+B2*ej2πεTs；其中，当进行第二相干累加操作的次数为1时，所述上一第二相干累加结果为0；
[0020] 其中，Ts为所述上一第二相干累加结果延迟的时间间隔，-ε为所述上一第二相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
[0021] 上述方案中，所述方法还包括：
[0022] 确定进行第一相干累加操作的次数未达到所述第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数未达到所述第一预设值时，执行所述对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果的步骤。
[0023] 上述方案中，所述根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整包括：
[0024] 对所述第一目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第一目标相干累加结果；并对所述第二目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第二目标相干累加结果；
[0025] 将所述求模后的第一目标相干累加结果与求模后的第二目标相干累加结果相减，获得频率误差鉴别结果，所述频率误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的频率误差；
[0026] 根据所述频率误差鉴别结果，生成频率调整信息，以调整所述参考频率复信号的频率。
[0027] 上述方案中，所述根据所述频率误差鉴别结果，生成频率调整信息包括：
[0028] 对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，获得第一非相干累加结果；
[0029] 判断对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第二预设值；
[0030] 若是，执行所述对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果的步骤；若否，根据所述第一非相干累加结果，生成频率调整信息。
[0031] 上述方案中，在获得所述解扩复信号之后，所述方法还包括：
[0032] 对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果；
[0033] 判断进行相干累加的次数是否小于所述第一预设值；
[0034] 若是，执行所述对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果的步骤；若否，将所述第三相干累加结果设定为第三目标相干累加结果；
[0035] 根据所述第三目标相干累加结果，计算相位误差鉴别结果，所述相位误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的相位误差；
[0036] 根据所述相位误差鉴别结果，生成相位调整信息，以调整所述参考频率复信号的相位。
[0037] 上述方案中，所述根据所述相位误差鉴别结果，生成相位调整信息包括：
[0038] 对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加，获得第二非相干累加结果；
[0039] 判断对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第三预设值；
[0040] 若是，执行所述对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果的步骤；若否，根据所述第二非相干累加结果，生成相位调整信息。
[0041] 本发明实施例还提供了一种GNSS信号载波跟踪装置，所述装置包括：第一相干累加模块、设定模块和频率调整模块；其中，
[0042] 所述第一相干累加模块，用于对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，所述第一相位间隔和第二相位间隔互为相反数；所述解扩复信号为已下变频并解扩后的GNSS信号；
[0043] 所述设定模块，用于确定进行第一相干累加操作的次数达到第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数达到所述第一预设值时，将所述第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将所述第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果；
[0044] 所述频率调整模块，用于根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整，所述参考频率复信号用于对所述GNSS信号进行下变频。
[0045] 上述方案中，所述第一相干累加模块，具体用于当获得所述解扩复信号时，根据上一第一相干累加结果B1、当前获得的解扩复信号A和所述第一相位间隔ε*Ts，计算当前的第一相干累加结果B，所述当前的第一相干累加结果满足：B＝A+B1*e-j2πεTs；其中，当进行第一相干累加操作的次数为1时，所述上一第一相干累加结果为0，Ts为所述上一第一相干累加结果延时的时间间隔，ε为所述上一第一相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
[0046] 上述方案中，所述第一相干累加模块，还用于当获得所述解扩复信号时，根据上一第二相干累加结果B2、当前获得的解扩复信号A和所述第二相位间隔-ε*Ts，计算当前的第j2πεTs二相干累加结果C，所述当前的第二相干累加结果满足：C＝A+B2*e ；其中，当进行第二相干累加操作的次数为1时，所述上一第二相干累加结果为0，Ts为所述上一第二相干累加结果延时的时间间隔，-ε为所述上一第二相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
[0047] 上述方案中，所述装置还包括：
[0048] 第一处理模块，用于确定进行第一相干累加操作的次数未达到所述第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数未达到所述第一预设值时，触发所述第一相干累加模块。
[0049] 上述方案中，所述频率调整模块包括：求模运算单元、减法单元和生成单元；其中，[0050] 所述求模运算单元，用于对所述第一目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第一目标相干累加结果；并对所述第二目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第二目标相干累加结果；
[0051] 所述减法单元，用于将所述求模后的第一目标相干累加结果与求模后的第二目标相干累加结果相减，获得频率误差鉴别结果，所述频率误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的频率误差；
[0052] 所述生成单元，用于根据所述频率误差鉴别结果，生成频率调整信息，以调整所述参考频率复信号的频率。
[0053] 上述方案中，所述生成单元包括：非相干累加子单元、判断子单元和处理子单元；其中，
[0054] 所述非相干累加子单元，用于对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，获得第一非相干累加结果；
[0055] 所述判断子单元，用于判断对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第二预设值；
[0056] 所述处理子单元，用于当进行非相干累加的次数小于所述第二预设值时，触发所述第一相干累加模块；当进行非相干累加的次数达到所述第二预设值时，根据所述第一非相干累加结果，生成频率调整信息。
[0057] 上述方案中，所述装置还包括：第二相干累加模块、判断模块、第二处理模块、计算模块和生成模块；其中，
[0058] 所述第二相干累加模块，用于对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果；
[0059] 所述判断模块，用于判断进行相干累加的次数是否小于所述第一预设值；
[0060] 所述第二处理模块，当进行相干累加的次数小于所述第一预设值时，触发所述第二相干累加模块；当进行相干累加的次数达到所述第一预设值时，将所述第三相干累加结果设定为第三目标相干累加结果；
[0061] 所述计算模块，用于根据所述第三目标相干累加结果，计算相位误差鉴别结果，所述相位误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的相位误差；
[0062] 所述生成模块，用于根据所述相位误差鉴别结果，生成相位调整信息，以调整所述参考频率复信号的相位。
[0063] 上述方案中，所述生成模块包括：非相干累加单元、判断单元和处理单元；其中，[0064] 所述非相干累加单元，用于对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加，获得第二非相干累加结果；
[0065] 所述判断单元，用于判断对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第三预设值；
[0066] 所述处理单元，用于当进行非相干累加的次数小于所述第三预设值时，触发所述第二相干累加模块；当进行非相干累加的次数达到所述第三预设值时，根据所述第二非相干累加结果，生成相位调整信息。
[0067] 可见，本发明实施例通过循环往复地对解扩复信号、即已下变频并解扩后的GNSS信号进行第一相干累加操作和第二相干累加操作，获得第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果；根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整，所述参考频率复信号用于对所述GNSS信号进行下变频；由于所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，所述第一相位间隔和第二相位间隔互为相反数，通过循环往复的第一相位间隔的旋转操作，能够实现对所述解扩复信号进行频率右偏的变频，通过循环往复的第二相位间隔的旋转操作，能够实现对所述解扩复信号进行频率左偏的变频；因此，本发明实施例通过第一相位间隔和第二相位间隔的旋转操作，替代了两路本地参考频率的产生与变频操作，从而能够有效降低GNSS信号频率跟踪复杂度，并减小运算量与电路实施规模。附图说明
[0068] 图1为教科书《GPS原理与应用》中GNSS信号载波频率与相位跟踪装置示意图；
[0069] 图2为GNSS信号载波频偏与增益的sinc衰减及左右频偏钳位跟踪的原理图；
[0070] 图3为采用三路变频器方式进行GNSS信号频率跟踪的装置示意图；
[0071] 图4为采用FFT方式进行GNSS信号频率跟踪的装置示意图；
[0072] 图5为本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例一的实现流程示意图；
[0073] 图6为B1I信号组成结构示意图；
[0074] 图7为图5所示实现流程中根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整的细化流程示意图；
[0075] 图8为一种二阶载波频率跟踪环路中环路滤波器结构示意图；
[0076] 图9为本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例二的实现流程示意图；
[0077] 图10为一种二阶载波频率与相位联合跟踪环路中环路滤波器结构示意图；
[0078] 图11为本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例三的应用场景示意图之一；
[0079] 图12为本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例三的应用场景示意图之二；
[0080] 图13为本发明GNSS信号载波跟踪装置实施例一的组成结构示意图；
[0081] 图14为图13所示装置中频率调整模块的细化组成结构示意图；
[0082] 图15为图14所示装置中生成单元的细化组成结构示意图；
[0083] 图16为本发明GNSS信号载波跟踪装置实施例二的组成结构示意图；
[0084] 图17为图16所示装置中生成模块的细化组成结构示意图。
具体实施方式
[0085] 本发明实施例提供的GNSS信号载波跟踪方法，主要应用于接收机系统中，通过循环往复地对解扩复信号、即已下变频并解扩后的GNSS信号进行第一相干累加操作和第二相干累加操作，获得第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果；根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整，所述参考频率复信号用于对所述GNSS信号进行下变频；由于所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，所述第一相位间隔和第二相位间隔互为相反数，通过循环往复的第一相位间隔的旋转操作，能够实现对所述解扩复信号进行频率右偏的变频，通过循环往复的第二相位间隔的旋转操作，能够实现对所述解扩复信号进行频率左偏的变频；因此，本发明实施例通过第一相位间隔和第二相位间隔的旋转操作，替代了两路本地参考频率的产生与变频操作，从而能够有效降低GNSS信号频率跟踪复杂度，并减小运算量与电路实施规模。
[0086] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0087] 图5为本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例一的实现流程示意图，参照图5所示，本实施例的GNSS信号载波跟踪方法包括以下步骤：
[0088] 步骤101，对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，所述第一相位间隔和第二相位间隔互为相反数；所述解扩复信号为已下变频并解扩后的GNSS信号；
[0089] 这里，所述GNSS信号可以为GPS信号，也可以为北斗信号，以下实施例中，所述GNSS信号以北斗非GEO卫星的B1I信号为例进行详细说明；具体地，该B1I信号为接收机射频输出的数字信号，该数字信号为一个带有残余频差的中频载波信号，包含了数字调制的扩频码和导航信息；图6为B1I信号组成结构示意图，参照图6所示，所述扩频码长度为2046chips，扩频码周期为1ms，诺伊曼霍夫曼(NH，Neumann Hoffman)码以二级码形式调制于扩频码之上，导航信息的符号位宽度为20ms。
[0090] 本实施例中的GNSS信号载波跟踪方法主要应用在GNSS信号载波跟踪装置中，用于对GNSS信号载波频率进行跟踪。该装置包括本地载波生成器，所述本地载波生成器能够产生参考频率复信号，所述参考频率复信号包括同向支路(即I路)信号和正交支路(即Q路)信号，用以抵消GNSS信号中残留的频率偏差。
[0091] 应当说明的是，所述GNSS信号的类型可以为单I路实数信号，也可以为单Q路实数信号，还可以为由I路和Q路合成的复信号，所述对获取到的GNSS信号进行下变频需要根据所述GNSS信号的类型进行相应的处理；具体地，如果所述GNSS信号为单I路或单Q路实信号，将所述GNSS信号分别与本地载波生成器产生的I路信号和Q路信号进行实数乘法运算，获得剥离频率偏差后的初始复信号，所述初始复信号由下变频后的I路信号和下变频后的Q路信号合成；如果所述GNSS信号为由I路和Q路合成的复信号，将所述GNSS信号与本地载波生成器产生的的I路信号和Q路信号进行复数乘法运算，获得剥离频率偏差后的初始复信号，所述初始复信号由下变频后的I路信号和下变频后的Q路信号合成。
[0092] 应理解，由于所述GNSS信号中伪随机噪声(Pseudo Random Noise，PRN)扩频码存在很强的自相关性和很弱的互相关性，因此，只有将PRN扩频码剥离，后续才可以对解扩复信号进行相干累加。
[0093] 在此，首先，在对所述GNSS信号进行下变频后，可以获得初始复信号，在初始复信号中包括下变频后的I路信号和下变频后的Q路信号。然后对该初始复信号中扩频码进行剥离，可以获得解扩复信号，在解扩复信号中包括解扩后的I路信号和解扩后的Q路信号。
[0094] 具体地，当获得所述解扩复信号时，将获得的解扩后的I路信号进行第一相干累加操作，并将获得的解扩后的Q路信号进行第一相干累加操作；具体地，当获得解扩后的I路信号时，首先，在相干累加前对上一第一相干累加结果延迟第一时间间隔Ts，该上一第一相干累加结果是由解扩后的I路信号的上一第一相干累加结果和解扩后的Q路信号的上一第一相干累加结果合成；然后，对延迟后的上一第一相干累加结果旋转ε角度相位，即将上一第一相干累加结果与e-j2πεTs相乘；最后，将相乘后的上一第一相干累加结果分别与当前的解扩后的I路信号和当前的解扩后的Q路信号相加，获得当前的第一相干累加结果。
[0095] 在本实施例中，将当前的解扩复信号用A表示，A＝I1+jQ1，其中，I1为当前的解扩后的I路信号，Q1为当前的解扩后的Q路信号；将上一第一相干累加结果用B1表示，B1＝IB1+jQB1，其中，IB1为解扩后的I路信号的上一第一相干累加结果，QB1为解扩后的Q路信号的上一第一相干累加结果；对上一第一相干累加结果延迟后进行相位旋转，旋转的第一相位间隔用ε*Ts表示；根据IB＝I1+IB1*e-j2πεTs、QB＝Q1+QB1*e-j2πεTs和B＝IB+jQB，可以计算当前的第一相干累加结果B。
[0096] 同时，当获得所述解扩复信号时，还将获得的解扩后的I路信号进行第二相干累加操作，并将获得的解扩后的Q路信号进行第二相干累加操作；具体地，当获得解扩后的I路信号时，首先，在相干累加前对上一第二相干累加结果延迟第一时间间隔Ts，该上一第二相干累加结果是由解扩后的I路信号的上一第二相干累加结果和解扩后的Q路信号的上一第二相干累加结果合成；然后，对延迟后的上一第二相干累加结果旋转-ε角度相位，即将上一第二相干累加结果与ej2πεTs相乘；最后，将相乘后的上一第二相干累加结果分别与当前的解扩后的I路信号和当前的解扩后的Q路信号相加，获得当前的第二相干累加结果。
[0097] 在本实施例中，将当前的解扩复信号用A表示，A＝I1+jQ1，其中I1为当前的解扩后的I路信号，Q1为当前的解扩后的Q路信号；将上一第二相干累加结果用B2表示，B2＝IB2+jQB2，其中IB2为解扩后的I路信号的上一第二相干累加结果，QB2为解扩后的Q路信号的上一第二相干累加结果；对上一第二相干累加结果延迟后进行相位旋转，旋转的第二相位间隔用-ε*Ts表示；根据IC＝I1+IB2*ej2πεTs、QC＝Q1+QB2*ej2πεTs和C＝IC+jQC，可以计算当前的第二相干累加结果C。
[0098] 进一步地，所述ε可以根据实际需要进行设置，具体设置需要参照GNSS信号特点；本实施例中，根据B1I信号特点，所述ε可以以12.5Hz为例进行详细说明。所述Ts可以根据实际需要进行设置，具体设置需要参照GNSS信号特点；本实施例中，根据B1I信号中NH码调制的特点，所述Ts可以以一个采样间隔1ms为例进行详细说明。根据所述ε和Ts的设置值，所述第一相位间隔为0.0125，相应的，第一相位旋转角度2πεTs为0.07854弧度；所述第二相位间隔为-0.0125，相应的，第二相位旋转角度-2πεTs为-0.07854弧度。
[0099] 步骤102，确定进行第一相干累加操作的次数达到第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数达到所述第一预设值时，将所述第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将所述第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果；
[0100] 这里，所述第一预设值可以根据实际需要进行设置，具体设置需要参照GNSS信号中导航信息的符号位宽度；本实施例中，由于B1I信号中导航信息的符号位宽度为20ms，并且每一NH码的符号位宽度为1ms，因此可以设置所述第一预设值为20。
[0101] 应当说明的是，所述解扩复信号为数字信号，本实施例中，该数字信号的符号位宽度为1ms，即在进行第一相干累加操作和第二相干累加操作时，每次获得的解扩复信号都不同，因此，在确定进行第一相干累加操作的次数未达到所述第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数未达到所述第一预设值时，循环执行所述对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果的步骤；并且，当进行第一相干累加操作的次数为1时，所述上一第一相干累加结果为0，当进行第二相干累加操作的次数为1时，所述上一第二相干累加结果为0。
[0102] 应当说明的是，在将所述第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将所述第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果之后，还需要将所述第一相干累加结果、第二相干累加结果清零；清零后，进行第一相干累加操作和第二相干累加操作的次数重新从1开始计数。
[0103] 应理解，通过对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作，能够循环往复地实现对上一第一相干累加结果进行第一相位间隔ε*Ts的旋转，即进行e-j2πεTs相位操作，从而可以实现对所述解扩复信号进行ε频率的变频操作；通过对获得的解扩复信号进行第二相干累加操作，能够循环往复地实现对上一第二相干累加结果进行第二相位间隔-ε*Ts的旋转，即进行ej2πεTs相位操作，从而可以实现对所述解扩复信号进行-ε频率的变频操作。
[0104] 步骤103，根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整，所述参考频率复信号用于对所述GNSS信号进行下变频。
[0105] 图7为图5所示实现流程中根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整的细化流程示意图，参照图7所示，步骤103具体包括以下步骤：
[0106] 步骤1031，对所述第一目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第一相干累加结果；并对所述第二目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第二目标相干累加结果；
[0107] 本实施例中，根据 对所述第一目标相干累加结果进行求模，获得求模后的第一目标相干累加结果；根据 对所述第二目标相干累加结果进行求模，获
得求模后的第二目标相干累加结果。
得求模后的第二目标相干累加结果。
[0108] 步骤1032，将所述求模后的第一目标相干累加结果与求模后的第二目标相干累加结果相减，获得频率误差鉴别结果，所述频率误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的频率误差；
[0109] 本实施例中，根据 计算所述频率误差鉴别结果。
[0110] 步骤1033，对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，获得第一非相干累加结果；
[0111] 这里，可以通过对所述频率误差鉴别信号进行非相干累加，来获得非相干累加增益，以提升GNSS信号载波跟踪灵敏度。
[0112] 步骤1034，判断对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第二预设值；
[0113] 一般情况下，累加次数越多，非相干累加增益越大，但由于非相干累加存在平方损耗，因此在弱信号频率跟踪场景中，存在累加增益的极限状态，即无论非相干累加多少次，累加增益无法无限制增加。
[0114] 应当说明的是，所述第二预设值可以根据实际需要进行设置，具体设置需要根据GNSS信号特点；根据B1I信号特点，在原理上所述第二预设值可以设置为大于1的任一整数值，然而基于非相干累加存在平方损耗的原因以及基于时间的考虑，所述第二预设值不可能设置为无限大，因此在本实施例中，所述第二预设值可以以10为例进行详细说明。
[0115] 步骤1035，当进行非相干累加的次数小于所述第二预设值时，执行所述对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果的步骤；当进行非相干累加的次数达到所述第二预设值时，根据所述第一非相干累加结果，生成频率调整信息。
[0116] 这里，为了形成闭合的载波频率跟踪环路，以对所述本地载波生成器产生的I路信号和Q路信号的频率进行调整，所述GNSS信号载波跟踪装置还包括环路滤波器，该环路滤波器可以根据所述第一非相干累加结果，生成频率调整信息。
[0117] 本实施例中，根据B1I信号特点，可以使用如图8所示的环路滤波器结构，来形成闭合的二阶载波频率跟踪环路，该二阶载波频率跟踪环路可有效抵抗接收机运动过程中的加速度产生的频率偏差，增加频率跟踪鲁棒性。参照图8所示，该环路滤波器输入为第一非相干累加结果，输出为反馈至本地载波生成器的第一NCO频率控制字，该第一NCO频率控制字包括频率调整信息，其中，Tnoncoh为第一非相干累加结果更新时间间隔。由于该环路滤波器首先将获得的第一非相干累加结果与a、b两个参数相乘，因此，可以通过设置a、b参数值获得不同的频率跟踪环路增益以及环路带宽，以满足跟踪灵敏度与接收机运动状态之间的取舍与平衡。
[0118] 具体地，将获取到的B1I信号与本地载波生成器产生的I路信号和Q路信号相乘，以对该B1I信号进行下变频，获得剥离频率偏差后的初始复信号；
[0119] 对所述初始复信号中扩频码进行剥离，获得解扩复信号；
[0120] 当获得所述解扩复信号A时，其中A＝I1+jQ1，将上一第一相干累加结果B1与e-j2πεTs相乘，其中B1＝IB1+jQB1，获得B1旋转第一相位间隔后的结果B1*e-j2πεTs，并根据IB＝I1+IB1*e-j2πεTs、QB＝Q1+QB1*e-j2πεTs和B＝IB+jQB，计算当前的第一相干累加结果B；同时将上一第二相j2πεTs j2πεTs干累加结果B2＝IB2+jQB2与e 相乘，获得B2旋转第二相位间隔后的结果B2*e ，并根据IC＝I1+IB2*ej2πεTs、QC＝Q1+QB2*ej2πεTs和C＝IC+jQC，计算当前的第二相干累加结果C；
[0121] 判断进行相干累加操作的次数是否达到20；
[0122] 当进行相干累加操作的次数达到20时，将所述第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将所述第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果；
[0123] 将所述第一相干累加结果、第二相干累加结果清零；
[0124] 根据 对所述第一目标相干累加结果进行求模，获得求模后的第一目标相干累加结果；并根据 对所述第二目标相干累加结果进行求模，获得求模后
的第二目标相干累加结果；
的第二目标相干累加结果；
[0125] 根据 计算所述频率误差鉴别结果；
[0126] 对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，获得第一非相干累加结果；
[0127] 判断对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否达到10；
[0128] 当进行非相干累加的次数达到10时，将所述第一非相干累加结果输入至环路滤波器中，该环路滤波器输出反馈至本地载波生成器的第一NCO频率控制字，以对所述本地载波生成器产生的I路信号和Q路信号的频率进行调整。
[0129] 可以理解的是，通过对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作和第二相干累加操作，就能有效降低GNSS信号频率跟踪复杂度，是因为：一方面，所述第一相干累加操作包括：在相干累加前，对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，通过循环往复地-j2πεTs对上一第一相干累加结果进行第一相位间隔ε*Ts的旋转，即进行e 相位操作，就能实现对所述解扩复信号进行ε频率的变频操作；另一方面，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前，对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，通过循环往复地对上一第二相干累加结果进行第二相位间隔-ε*Ts的旋转，即进行ej2πεTs相位操作，就能实现对所述解扩复信号进行-ε频率的变频操作。由此可见，通过简单的第一相位间隔ε*Ts的旋转操作，可以实现对所述解扩复信号进行ε频率的变频，通过简单的第二相位间隔-ε*Ts的旋转操作，可以实现对所述解扩复信号进行-ε频率的变频，从而能够替代两路本地参考频率的产生与变频操作，有效降低GNSS信号频率跟踪复杂度，并减小运算量与电路实施规模。
[0130] 进一步地，在需要获得GNSS信号载波相位的应用场景下，还需要对GNSS信号载波相位进行跟踪，获得既能锁频又能锁相的载波跟踪效果。
[0131] 图9为本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例二的实现流程示意图，参照图9所示，在方法实施例一的步骤101的同时，本实施例的GNSS信号载波跟踪方法还包括：
[0132] 步骤104，对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果；
[0133] 这里，在对所述解扩复信号进行第一相干累加操作和第二相干累加操作的同时，还需要对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果。
[0134] 步骤105，判断进行相干累加的次数是否小于所述第一预设值；
[0135] 步骤106，当进行相干累加的次数小于所述第一预设值时，执行所述对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果的步骤；当进行相干累加的次数达到所述第一预设值时，将所述第三相干累加结果设定为第三目标相干累加结果；
[0136] 具体地，当进行相干累加的次数达到20时，所述第三相干累加结果一方面可以发送给后级模块进行数据解调，另一方面可以用来计算相位误差鉴别结果。
[0137] 步骤107，根据所述第三目标相干累加结果，计算相位误差鉴别结果，所述相位误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的相位误差；
[0138] 这里，将所述第三目标相干累加结果用D表示，其中所述第三目标相干累加结果为复数，用D＝ID+jQD表示；本实施例中，可以 根据 或者计算相位误差鉴别结果。
[0139] 步骤108，对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加，获得第二非相干累加结果；
[0140] 步骤109，判断对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第三预设值；
[0141] 这里，所述第三预设值可以根据实际需要进行设置，具体设置需要根据GNSS信号特点；根据B1I信号特点，在原理上所述第三预设值可以设置为大于1的任一整数值，然而基于非相干累加存在平方损耗的原因以及基于时间的考虑，所述第三预设值不可能设置为无限大，并且为了达到锁频和锁相的同步，因此，本实施例中，所述第三预设值可以设置为10。
[0142] 步骤1010，当进行非相干累加的次数小于所述第三预设值时，执行所述对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果的步骤；当进行非相干累加的次数达到所述第三预设值时，根据所述第二非相干累加结果，生成相位调整信息，以调整所述参考频率复信号的相位。
[0143] 本实施例中，根据B1I信号特点，可以使用如图10所示的环路滤波器结构，来形成闭合的二阶载波频率与相位联合跟踪环路，该环路滤波器可在内部将第一非相干累加结果与第二非相干累加结果进行融合。参照图10所示，该环路滤波器输入为第一非相干累加结果和第二非相干累加结果，输出为反馈至本地载波生成器的第二NCO频率控制字，该第二NCO频率控制字既包括频率调整信息，也包括相位调整信息，其中，Tnoncoh为非相干累加结果更新时间间隔，乘法因子a、b和c共同构成了跟踪环路增益以及环路带宽。
[0144] 在本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例三中，为说明本发明GNSS信号载波跟踪方法的实际应用，结合应用场景图对本发明GNSS信号载波跟踪方法进行详细阐述。
[0145] 图11为本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例三的应用场景示意图之一，用于对GNSS信号载波频率进行跟踪，参照图11所示，该应用场景包括本地载波生成器、变频器、扩频码解扩器、第一累加/清零器、第一延时器、第一相位旋转器、第一求模运算单元、第二累加/清零器、第二延时器、第二相位旋转器、第二求模运算单元、第三累加/清零器、减法器、第一非相干累加/清零器和环路滤波器，该环路滤波器为鉴频环路滤波器。
[0146] 以下将结合图11对本发明GNSS信号载波跟踪方法进行详细介绍。
[0147] 变频器根据本地载波生成器产生的I路信号和Q路信号，对获取到的GNSS信号进行残余频率剥离操作，输出剥离频率偏差的初始复信号；
[0148] 扩频码解扩器对所述初始复信号中扩频码进行剥离，输出剥离扩频码后的解扩复信号；
[0149] 第一累加/清零器将当前获得的解扩复信号与经过第一相位旋转器相位旋转的上一第一相干累加结果相加，获得当前的第一相干累加结果；第一延时器将上一第一相干累加结果延迟一个采样间隔Ts；第一相位旋转器将延迟的上一第一相干累加结果旋转ε角度-j2πεTs相位，即进行e 操作；所述第一累加/清零器每隔20ms输出当前的第一相干累加结果并对所述第一相干累加结果进行清零；
[0150] 同时，第二累加/清零器将当前获得的解扩复信号与经过第二相位旋转器相位旋转的上一第二相干累加结果相加，获得当前的第二相干累加结果；第二延时器将上一第二相干累加结果延迟一个采样间隔Ts；第二相位旋转器将延迟的上一第二相干累加结果旋转-ε角度相位，即进行ej2πεTs操作；所述第二累加/清零器每隔20ms输出当前的第二相干累加结果并对所述第二相干累加结果进行清零；
[0151] 同时，第三累加/清零器将获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果；并每隔20ms输出所述第三相干累加结果并对所述第三相干累加结果进行清零，将输出的第三相干累加结果发送给后级模块进行数据解调；
[0152] 第一求模运算单元对所述第一相干累加结果进行求模，输出求模后的第一相干累加结果；第二求模运算单元对所述第二相干累加结果进行求模，输出求模后的第二相干累加结果；
[0153] 减法器将求模后的第一相干累加结果减去求模后的第二相干累加结果，输出频率误差鉴别结果；
[0154] 第一非相干累加/清零器对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，当对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数达到10时，输出第一非相干累加结果；
[0155] 鉴频环路滤波器根据所述第一非相干累加结果，输出第一NCO频率控制字，该第一NCO频率控制字包括频率调整信息，以对所述本地载波生成器产生的I路信号和Q路信号的频率进行调整。
[0156] 进一步地，图12为本发明GNSS信号载波跟踪方法实施例三的应用场景示意图之二，用于对GNSS信号载波频率和相位进行联合跟踪，参照图12所示，该应用场景包括本地载波生成器、变频器、扩频码解扩器、第一累加/清零器、第一延时器、第一相位旋转器、第一求模运算单元、第二累加/清零器、第二延时器、第二相位旋转器、第二求模运算单元、第三累加/清零器、减法器、鉴相器、第一非相干累加/清零、第二非相干累加/清零器和环路滤波器，该环路滤波器为鉴频/鉴相环路滤波器。
[0157] 以下将结合图12对本发明GNSS信号载波跟踪方法进行详细介绍。
[0158] 变频器根据本地载波生成器产生的I路信号和Q路信号，对获取到的GNSS信号进行残余频率剥离操作，输出剥离频率偏差的初始复信号；
[0159] 扩频码解扩器对所述初始复信号中扩频码进行剥离，输出剥离扩频码后的解扩复信号；
[0160] 第一累加/清零器将当前获得的解扩复信号与经过第一相位旋转器相位旋转的上一第一相干累加结果相加，获得当前的第一相干累加结果；第一延时器将上一第一相干累加结果延迟一个采样间隔Ts；第一相位旋转器将延迟的上一第一相干累加结果旋转ε角度相位，即进行e-j2πεTs操作；所述第一累加/清零器每隔20ms输出当前的第一相干累加结果并对所述第一相干累加结果进行清零；
[0161] 同时，第二累加/清零器将当前获得的解扩复信号与经过第二相位旋转器相位旋转的上一第二相干累加结果相加，获得当前的第二相干累加结果；第二延时器将上一第二相干累加结果延迟一个采样间隔Ts；第二相位旋转器将延迟的上一第二相干累加结果旋j2πεTs转-ε角度相位，即进行e 操作；所述第二累加/清零器每隔20ms输出当前的第二相干累加结果并对所述第二相干累加结果进行清零；
[0162] 同时，第三累加/清零器将获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果；并每隔20ms输出所述第三相干累加结果并对所述第三相干累加结果进行清零，将输出的第三相干累加结果一方面发送给后级模块进行数据解调，另一方面发送给鉴相器；
[0163] 第一求模运算单元对所述第一相干累加结果进行求模，输出求模后的第一相干累加结果；第二求模运算单元对所述第二相干累加结果进行求模，输出求模后的第二相干累加结果；
[0164] 减法器将求模后的第一相干累加结果减去求模后的第二相干累加结果，输出频率误差鉴别结果；鉴相器根据 或者 计算相位误差鉴别结果；
[0165] 第一非相干累加/清零器对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，当对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数达到10时，输出第一非相干累加结果；第二非相干累加/清零器对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加，当对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加的次数达到10时，输出第二非相干累加结果；
[0166] 鉴频/鉴相环路滤波器根据所述第一非相干累加结果和第二非相干累加结果，输出第二NCO频率控制字，该第二NCO频率控制字既包括频率调整信息，也包括相位调整信息，以对所述本地载波生成器产生的I路信号和Q路信号的频率和相位进行调整。
[0167] 本发明还提供一种GNSS信号载波跟踪装置，用于实现本发明GNSS信号载波跟踪方法的具体细节，达到相同的效果。
[0168] 图13为本发明GNSS信号载波跟踪装置实施例一的组成结构示意图，参照图13所示，本实施例的GNSS信号载波跟踪装置包括：第一相干累加模块21、设定模块22和频率调整模块23；其中，
[0169] 所述第一相干累加模块21，用于对获得的解扩复信号进行第一相干累加操作获得第一相干累加结果，并进行第二相干累加操作获得第二相干累加结果；所述第一相干累加操作包括：在相干累加前对上一第一相干累加结果按照第一相位间隔进行旋转，所述第二相干累加操作包括：在相干累加前对上一第二相干累加结果按照第二相位间隔进行旋转，所述第一相位间隔和第二相位间隔互为相反数；所述解扩复信号为已下变频并解扩后的GNSS信号；
[0170] 所述设定模块22，用于确定进行第一相干累加操作的次数达到第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数达到所述第一预设值时，将所述第一相干累加结果设定为第一目标相干累加结果，并将所述第二相干累加结果设定为第二目标相干累加结果；
[0171] 所述频率调整模块23，用于根据所述第一目标相干累加结果和第二目标相干累加结果，对参考频率复信号的频率进行调整，所述参考频率复信号用于对所述GNSS信号进行下变频。
[0172] 可选地，本实施例的GNSS信号载波跟踪装置还包括：第一处理模块24，用于确定进行第一相干累加操作的次数未达到所述第一预设值以及进行第二相干累加操作的次数未达到所述第一预设值时，触发所述第一相干累加模块21。
[0173] 可选地，所述第一相干累加模块21，具体用于当获得所述解扩复信号时，根据上一第一相干累加结果B1、当前获得的解扩复信号A和所述第一相位间隔ε*Ts，计算当前的第一相干累加结果B，所述当前的第一相干累加结果满足：B＝A+B1*e-j2πεTs；其中，当进行第一相干累加操作的次数为1时，所述上一第一相干累加结果为0，Ts为所述上一第一相干累加结果延时的时间间隔，ε为所述上一第一相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
[0174] 可选地，所述第一相干累加模块21，还用于当获得所述解扩复信号时，根据上一第二相干累加结果B2、当前获得的解扩复信号A和所述第二相位间隔-ε*Ts，计算当前的第二相干累加结果C，所述当前的第二相干累加结果满足：C＝A+B2*ej2πεTs；其中，当进行第二相干累加操作的次数为1时，所述上一第二相干累加结果为0，Ts为所述上一第二相干累加结果延时的时间间隔，-ε为所述上一第二相干累加结果旋转的角度相位，j为虚数单位。
[0175] 图14为图13所示装置中频率调整模块模块的细化组成结构示意图，参照图14所示，所述频率调整模块23包括：求模运算单元231、减法单元232和生成单元233；其中，[0176] 所述求模运算单元231，用于对所述第一目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第一目标相干累加结果；并对所述第二目标相干累加结果进行求模运算，获得求模后的第二目标相干累加结果；
[0177] 所述减法单元232，用于将所述求模后的第一目标相干累加结果与求模后的第二目标相干累加结果相减，获得频率误差鉴别结果，所述频率误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的频率误差；
[0178] 所述生成单元233，用于根据所述频率误差鉴别结果，生成频率调整信息，以调整所述参考频率复信号的频率。
[0179] 图15为图14所示装置中生成单元的细化组成结构示意图，参照图15所示，所述生成单元233包括：非相干累加子单元2331、判断子单元2332和处理子单元2333；其中，[0180] 所述非相干累加子单元2331，用于对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加，获得第一非相干累加结果；
[0181] 所述判断子单元2332，用于判断对所述频率误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第二预设值；
[0182] 所述处理子单元2333，用于当进行非相干累加的次数小于所述第二预设值时，触发所述第一相干累加模块21；当进行非相干累加的次数达到所述第二预设值时，根据所述第一非相干累加结果，生成频率调整信息。
[0183] 进一步地，在需要获得GNSS信号载波相位的应用场景下，还需要对GNSS信号载波相位进行跟踪，获得既能锁频又能锁相的载波跟踪效果。
[0184] 图16为本发明GNSS信号载波跟踪装置实施例二的组成结构示意图，参照图16所示，本实施例的GNSS信号载波跟踪装置，是在装置实施例一的基础上还包括：第二相干累加模块25、判断模块26、第二处理模块27、计算模块28和生成模块29；其中，
[0185] 所述第二相干累加模块25，用于所述第二相干累加模块，用于对获得的解扩复信号进行相干累加，获得第三相干累加结果；
[0186] 所述判断模块26，用于判断进行相干累加的次数是否小于所述第一预设值；
[0187] 所述第二处理模块27，当进行相干累加的次数小于所述第一预设值时，触发所述第二相干累加模块25；当进行相干累加的次数达到所述第一预设值时，将所述第三相干累加结果设定为第三目标相干累加结果，并将所述第三相干累加结果和进行相干累加的次数清零；
[0188] 所述计算模块28，用于根据所述第三目标相干累加结果，计算相位误差鉴别结果，所述相位误差鉴别结果用来鉴别所述GNSS信号载波与所述参考频率复信号之间的相位误差；
[0189] 所述生成模块29，用于根据所述相位误差鉴别结果，生成相位调整信息，以调整所述参考频率复信号的相位；
[0190] 图17为图16所示装置中生成模块的细化组成结构示意图，参照图17所示，所述生成模块29包括：非相干累加单元291、判断单元292和处理单元293；其中，
[0191] 所述非相干累加单元291，用于对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加，获得第二非相干累加结果；
[0192] 所述判断单元292，用于判断对所述相位误差鉴别结果进行非相干累加的次数是否小于第三预设值；
[0193] 所述处理单元293，用于当进行非相干累加的次数小于所述第三预设值时，触发所述第二相干累加模块25；当进行非相干累加的次数达到所述第三预设值时，根据所述第二非相干累加结果，生成相位调整信息。
[0194] 在实际应用中，所述第一相干累加模块21、设定模块22、频率调整模块23、第一处理模块24、第二相干累加模块25、判断模块26、第二处理模块27、计算模块28、生成模块29、以及求模运算单元231、减法单元232、生成单元233、非相干累加单元291、判断单元292、处理单元293、以及非相干累加子单元2331、判断子单元2332和处理子单元2333均可由位于移动终端中的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、微处理器(MPU，Micro Processor Unit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、或现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)等实现。
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