一种实现载波跟踪的方法、装置、计算机存储介质及终端与流程

1.本文涉及但不限于卫星导航技术，尤指一种实现载波跟踪的方法、装置、计算机存储介质及终端。


背景技术：

2.在当前全球卫星导航系统应用中，需要实现对有效数据的解调，那么首先要完成卫星信号的成功捕获和同步跟踪。
3.载波跟踪环路一般利用锁频环(fll，frequency
‑
locked loop)、锁相环(pll，phase
‑
locked loop)或锁频环辅助锁相环实现卫星信号的成功捕获和同步跟踪。但锁频环和锁相环都有各自的局限性；在载噪比较低的环境下，锁频环可锁定频率，加入锁相环反而会给载波跟踪带来跟踪误差；而如果一直处于单锁频环路，会降低载波相位跟踪性能，因此应在适当时刻切换为使用锁相环跟踪载波相位。为了兼顾载波跟踪的准确度与性能，在合适时机将锁相环切换至锁频环尤为重要。
4.为了实现锁相环的锁定检测并切换至锁频环，一般采用以下处理：选择可反映载波跟踪环路质量、判断当前环路是否锁定、是否为切换时机的检测参数；根据检测参数确定锁相环到锁频环的切换时，一般将锁相环直接切换至锁频环时；其中，检测参数可以是估计载波噪声比、信号噪声比或鉴相器输出的载波相位误差。上述锁相环的锁定检测并切换至锁频环存在以下局限性：受到系统噪声和环路失锁的影响，估计的载噪比或信噪比不能完全准确反映实际信号的特性；当载噪比很低时，鉴相器输出的载波相位跟踪误差不能准确反映当前锁相环的状态；因此使用载噪比或信噪比、鉴相器输出结果作为失锁和切换标准会存在发生误判的情况。
5.将锁频环切换至锁相环是瞬间切换，锁相环没有可利用参数，需要重新跟踪，可能会产生瞬时误差，影响环路滤波结果的连续性。环路滤波不连续，切换后需要一定的调整时间才能锁定。如何提升锁频环的锁定检测并切换至锁相环的质量，成为一个有待解决的问题。


技术实现要素：

6.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
7.本发明实施例提供一种实现载波跟踪的方法、装置、计算机存储介质及终端，能够提升锁频环的锁定检测及切换至锁相环的质量。
8.本发明实施例提供了一种实现载波跟踪的方法，包括：
9.接收端根据接收到的卫星信号计算载噪比估算值；
10.载噪比估算值大于第一预设阈值时，采用第一锁相环进行载波跟踪；
11.载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的同相i和正交q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
12.载噪比估算值小于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪；
13.其中，所述载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，所述锁频环的第一载波剥离信号为所述第二锁相环的输入；所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
14.另一方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实现载波跟踪的方法。
15.再一方面，本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器，所述存储器中保存有计算机程序；其中，
16.处理器被配置为执行存储器中的计算机程序；
17.所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述实现载波跟踪的方法。
18.还一方面，本发明实施例还提供一种实现载波跟踪的装置，包括：计算单元、第一判断处理单元、第二判断处理单元和第三判断处理单元；其中，
19.计算单元设置为：接收端根据接收到的卫星信号计算载噪比估算值；
20.第一判断处理单元设置为：载噪比估算值大于第一预设阈值时，采用第一锁相环进行载波跟踪；
21.第二判断处理单元设置为：载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的同相i和正交q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
22.第三判断处理单元设置为：载噪比估算值小于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪；
23.其中，所述载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，所述锁频环的第一载波剥离信号为所述第二锁相环的输入；所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
24.还一方面，本发明实施例还提供一种实现载波跟踪的装置，包括：处理器、第一锁相环、第二锁相环和锁频环；其中，
25.处理器设置为：接收端根据接收到的卫星信号计算载噪比估算值；载噪比估算值大于第一预设阈值时，向第一锁相环发送第一跟踪信号；载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，向锁频环发送第二跟踪信号，获取锁频环的第一载波剥离信号，将锁频环的第一载波剥离信号输入第二锁相环，根据第二锁相环的同相i和正交q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；载噪比估算值小于第二预设阈值时，向锁频环发送第三跟踪信号；
26.第一锁相环设置为：根据接收到的第一跟踪信号，执行载波跟踪；
27.锁频环设置为：根据接收到的第二跟踪信号或第三跟踪信号，执行载波跟踪；
28.第二锁相环设置为：接收第一载波剥离信号，输出正弦载波信号和余弦载波信号；
29.其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
30.本技术技术方案包括：接收端根据接收到的卫星信号计算载噪比估算值；载噪比估算值大于第一预设阈值时，采用第一锁相环进行载波跟踪；载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的同相(i)和正交(q)支路相干积分结果确定载波跟踪方式；载噪比估算值小于第二预设阈值
时，采用锁频环进行载波跟踪；其中，载噪比估算值小于等于第一预设阈值且大于等于第二预设阈值时，锁频环的第一载波剥离信号为第二锁相环的输入；第二预设阈值小于第一预设阈值。本发明实施例根据第二锁相环的输出进行锁相环的锁定检测及锁频环的切换判决，提升了锁频环的锁定检测及锁相环切换判决的质量。
31.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
32.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
33.图1为本发明实施例实现载波跟踪的方法的流程图；
34.图2为本发明实施例实现载波跟踪的装置的结构框图；
35.图3为本发明实施例另一实现载波跟踪的装置的结构框图；
36.图4为本发明应用示例实现载波跟踪的方法的流程图；
37.图5为本发明应用示例采用第一锁相环进行载波跟踪的流程图；
38.图6为本发明应用示例采用锁频环进行载波跟踪的流程图；
39.图7为本发明应用示例确定载波跟踪方式的流程示意图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
41.在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
42.图1为本发明实施例实现载波跟踪的方法的流程图，如图1所示，包括：
43.步骤101、接收端接收到卫星信号时，计算载噪比估算值；
44.步骤102、载噪比估算值大于第一预设阈值时，采用第一锁相环进行载波跟踪；
45.步骤103、载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的同相(i)和正交(q)支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
46.步骤104、载噪比估算值小于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪；
47.其中，载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，锁频环的第一载波剥离信号为第二锁相环的输入；第二预设阈值小于第一预设阈值。
48.在一种示例性实例中，本发明实施例中的第一载波剥离信号包括：同相(i)支路的第一载波剥离信号和正交(q)支路的第一载波剥离信号。
49.需要说明的是，步骤102～步骤104为根据载噪比估算值，与第一预设阈值和第二预设阈值的大小关系进行的判断处理，不存在先后顺序。
50.本发明实施例根据第二锁相环的输出进行锁相环的锁定检测及锁频环的切换判决，提升了锁频环的锁定检测及锁相环切换判决的质量。
51.在一种示例性实例中，本发明实施例锁频环包括：基于快速傅里叶变换fft鉴频器的锁频环。
52.在一种示例性实例中，本发明实施例方法还包括：
53.根据第一锁相环的跟踪灵敏度确定第一预设阈值；
54.根据锁频环的跟踪灵敏度确定第二预设阈值。
55.在一种示例性实例中，本发明实施例根据第一锁相环的跟踪灵敏度确定第一预设阈值，包括：根据第一锁相环跟踪成功概率≥95％的跟踪灵敏度确定第一预设阈值。
56.在一种示例性实例中，本发明实施例根据锁频环的跟踪灵敏度确定第二预设阈值，包括：根据锁频环跟踪成功概率≥10％的跟踪灵敏度确定第二预设阈值；由于锁频环跟踪灵敏度高于锁相环，所以此时锁频环跟踪成功概率仍较高。
57.在一种示例性实例中，本发明实施例步骤103根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式，包括：
58.获取第一时刻锁频环的第二载波剥离信号与第二锁相环的第一载波跟踪相位；
59.根据获取的第一时刻锁频环的第二载波剥离信号与第一载波跟踪相位，确定第二锁相环的第三载波剥离信号；这里，第二载波剥离信号包括：i支路的第二载波剥离信号和q支路的第二载波剥离信号；第三载波剥离信号包括：i支路的第三载波剥离信号和q支路的第三载波剥离信号。
60.根据确定的第三载波剥离信号，确定第二锁相环的第一滤波结果；
61.将获得第一滤波结果通过载波数控振荡器(nco)处理，产生第二锁相环在第二时刻输出的第二载波跟踪相位，并生成i和q支路相干积分结果；
62.根据生成的i和q支路相干积分结果，计算第二锁相环的相位锁定状态值；
63.根据计算出的相位锁定状态值确定载波跟踪方式。
64.需要说明的是，本发明实施例第一时刻锁频环的第二载波剥离信号与输入第二锁相环的第一载波剥离信号为同一信号。
65.在一种示例性实例中，本发明实施例确定第二锁相环的第三载波剥离信号，包括：
66.根据获取的第一载波跟踪相位，对锁频环的第二载波剥离信号进行混频处理，获得第三载波剥离信号。
67.在一种示例性实例中，本发明实施例确定第二锁相环的第一滤波结果，包括：
68.对第三载波剥离信号进行相干积分处理，获得相干积分结果；
69.对获取的相干积分结果进行相位鉴别，获得相位鉴别结果；
70.通过第二锁相环对获得的相位鉴别结果进行滤波，获得第一滤波结果。
71.需要说明的是，本发明实施例对第三载波剥离信号进行相干积分处理包括：对i支路的第三载波剥离信号和对q支路的第三载波剥离信号进行相干积分处理。
72.在一种示例性实例中，本发明实施例根据计算出的相位锁定状态值确定载波跟踪方式，包括：
73.相位锁定状态值大于预设的锁定门限阈值，且锁定/失锁计数器累计值小于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；相位锁定状态值大于锁定门限阈值，锁定/失锁计数器累
计值大于或等于0、且小于预设的第二锁相环锁定计数阈值时，将锁定/失锁计数器累计值加1；
74.相位锁定状态值小于预设的失锁门限阈值，且锁定/失锁计数器累计值大于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；相位锁定状态值小于失锁门限阈值，锁定/失锁计数器累计值小于或等于0、且大于预设的第二锁相环失锁计数阈值时，将锁定/失锁计数器累计值减1；
75.相位锁定状态值大于预设的锁定门限阈值，锁定/失锁计数器累计值小于预设的锁定计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果；
76.相位锁定状态值小于预设的失锁门限阈值，锁定/失锁计数器累计值大于预设的失锁计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
77.锁定/失锁计数器累计值小于等于失锁计数阈值时，第二锁相环失锁，采用锁频环进行载波跟踪；
78.锁定/失锁计数器累计值大于锁定计数阈值时，第二锁相环锁定，切换到采用第一锁相环进行载波跟踪。
79.在一种示例性实例中，本发明实施例相位锁定状态值value可以通过以下公式计算，当第二锁相环锁定时，θ应当接近于0，value应当接近1；当第二锁相环失锁时，θ向90
°
接近，value接近0；本发明实施例从value的走向可以判定是否锁定或失锁，锁定判决门限收到载噪比的影响很大，载噪比低，信号较弱，噪声较强时，锁定门限阈值(lockvalue)可以适当放低、失锁门限阈值(losevalue)适当放高；当载噪比较高时，锁定门限阈值(lockvalue)可以适当放高、失锁门限阈值(losevalue)适当放低；实际应用中可以根据仿真和项目验证得到上述值，可以根据实际信号强度进行调整。
80.本发明实施例为避免仅有一次超过门限就进行切换判断出现误判，引入了计数器。根据实际动态环境，通过锁定维持timelock(单位s)时间就可判定第二锁相环锁定，第二锁相环更新时间为updatetime，那么计数器锁定门限lockth＝timelock/updatetime；timelock、updatetime的值是根据应用环境进行设计和判定，通过仿真与实际测试联合设定，根据实际情况调整。同理，通过失锁维持timelose(单位s)时间就可判定第二锁相环失锁，第二锁相环环路更新时间为updatetime，计数器失锁门限loseth＝timelose/updatetime。
81.在一种示例性实例中，本发明实施例方法还包括：
82.存储以下一项或任意组合的载波跟踪参数：当锁定/失锁计数器累计值大于锁定计数阈值时的：锁频环的第三载波跟踪相位和第二锁相环的第四载波跟踪相位；
83.根据存储的载波跟踪参数，设定切换到的第一锁相环的载波跟踪参数。
84.本发明实施例在锁频环切换至第一锁相环时，第一锁相环可以直接沿用锁频环和第二锁相环的载波跟踪参数，进一步提升了锁频环的锁定检测和切换至第一锁相环的质量。
85.本发明实施例还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实现载波跟踪的方法。
86.本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器，存储器中保存有计算机程序；其中，
87.处理器被配置为执行存储器中的计算机程序；
88.计算机程序被处理器执行时实现如上述实现载波跟踪的方法。
89.图2为本发明实施例实现载波跟踪的装置的结构框图，如图2所示，包括：计算单元、第一判断处理单元、第二判断处理单元和第三判断处理单元；其中，
90.计算单元设置为：接收端根据接收到的卫星信号计算载噪比估算值；
91.第一判断处理单元设置为：载噪比估算值大于第一预设阈值时，采用第一锁相环进行载波跟踪；
92.第二判断处理单元设置为：载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
93.第三判断处理单元设置为：载噪比估算值小于第二预设阈值时，采用锁频环进行载波跟踪；
94.其中，载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，锁频环的第一载波剥离信号为第二锁相环的输入；第二预设阈值小于第一预设阈值。
95.本发明实施例根据第二锁相环进行锁相环的锁定检测及锁频环的切换判决，提升了锁频环的锁定检测及锁相环切换判决的质量。
96.在一种示例性实例中，本发明实施例装置还包括确定阈值单元，设置为：
97.根据第一锁相环的跟踪灵敏度确定第一预设阈值；
98.根据锁频环的跟踪灵敏度确定第二预设阈值。
99.在一种示例性实例中，本发明实施例第二判断处理单元是设置为：
100.获取第一时刻锁频环的第二载波剥离信号与第二锁相环的第一载波跟踪相位；
101.根据获取的第二载波剥离信号与第一载波跟踪相位，确定第二锁相环的第三载波剥离信号；
102.根据确定的第三载波剥离信号，确定第二锁相环的第一滤波结果；
103.将获得第一滤波结果通过载波数控振荡器处理，产生第二锁相环在第二时刻输出的第三载波跟踪相位，并生成i和q支路相干积分结果；
104.根据生成的i和q支路相干积分结果，计算第二锁相环的相位锁定状态值；
105.根据计算出的相位锁定状态值确定载波跟踪方式。
106.在一种示例性实例中，本发明实施例第二判断处理单元设置为确定第二锁相环的第三载波剥离信号，包括：
107.根据获取的第一载波跟踪相位，对锁频环的第二载波剥离信号进行混频处理，获得第三载波剥离信号。
108.在一种示例性实例中，本发明实施例第二判断处理单元设置为确定第二锁相环的第一滤波结果，包括：
109.对第三载波剥离信号进行相干积分处理，获得相干积分结果；
110.对获取的相干积分结果进行相位鉴别，获得相位鉴别结果；
111.通过第二锁相环对获得的相位鉴别结果进行滤波，获得第一滤波结果。
112.在一种示例性实例中，本发明实施例第二判断处理单元设置为根据计算出的相位锁定状态值确定载波跟踪方式，包括：
113.相位锁定状态值大于预设的锁定门限阈值，且锁定/失锁计数器累计值小于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；相位锁定状态值大于锁定门限阈值，锁定/失锁计数器累计值大于或等于0、且小于预设的第二锁相环锁定计数阈值时，将锁定/失锁计数器累计值加1；
114.相位锁定状态值小于预设的失锁门限阈值，且锁定/失锁计数器累计值大于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；相位锁定状态值小于失锁门限阈值，锁定/失锁计数器累计值小于或等于0、且大于预设的第二锁相环失锁计数阈值时，将锁定/失锁计数器累计值减1；
115.相位锁定状态值大于预设的锁定门限阈值，锁定/失锁计数器累计值小于预设的锁定计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果；
116.相位锁定状态值小于预设的失锁门限阈值，锁定/失锁计数器累计值大于预设的失锁计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果；
117.锁定/失锁计数器累计值小于等于失锁计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪；
118.锁定/失锁计数器累计值大于等于锁定计数阈值时，切换到采用第一锁相环进行载波跟踪。
119.在一种示例性实例中，本发明实施例第二判断处理单元还设置为：
120.存储以下一项或任意组合的载波跟踪参数：当锁定/失锁计数器累计值大于锁定计数阈值时的：锁频环的第三载波跟踪相位和第二锁相环的第四载波跟踪相位；
121.根据存储的载波跟踪参数，设定切换到的第一锁相环的载波跟踪参数。
122.图3为本发明实施例另一实现载波跟踪的装置的结构框图，如图3所示，一种实现载波跟踪的装置，包括：处理器、第一锁相环、第二锁相环和锁频环；其中，
123.处理器设置为：接收端根据接收到的卫星信号计算载噪比估算值；载噪比估算值大于第一预设阈值时，向第一锁相环发送第一跟踪信号；载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，向锁频环发送第二跟踪信号，获取锁频环的第一载波剥离信号，将锁频环的第一载波剥离信号输入第二锁相环，根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；载噪比估算值小于第二预设阈值时，向锁频环发送第三跟踪信号；
124.第一锁相环设置为：根据接收到的第一跟踪信号，执行载波跟踪；
125.锁频环设置为：根据接收到的第二跟踪信号或第三跟踪信号，执行载波跟踪；
126.第二锁相环设置为：接收第一载波剥离信号，输出正弦载波信号和余弦载波信号；
127.其中，第二预设阈值小于第一预设阈值。
128.本发明实施例根据第二锁相环进行锁相环的锁定检测及锁频环的切换判决，提升了锁频环的锁定检测及锁相环切换判决的质量。
129.在一种示例性实例中，本发明实施例装置还包括处理器还设置为：
130.根据第一锁相环的跟踪灵敏度确定第一预设阈值；
131.根据锁频环的跟踪灵敏度确定第二预设阈值。
132.在一种示例性实例中，本发明实施例第二锁相环是设置为：
133.获取第一时刻锁频环的第二载波剥离信号和第一载波跟踪相位；
134.根据获取的第二载波剥离信号与第一载波跟踪相位，确定第二锁相环的第三载波剥离信号；
135.根据确定的第三载波剥离信号，确定第二锁相环的第一滤波结果；
136.将获得第一滤波结果通过载波数控振荡器处理，产生第二锁相环在第二时刻输出的第二载波跟踪相位，并生成i和q支路相干积分结果。
137.在一种示例性实例中，本发明实施例第二锁相环是设置为确定第二锁相环的第三载波剥离信号，包括：
138.根据获取的第一载波跟踪相位，对锁频环的第二载波剥离信号进行混频处理，获得第三载波剥离信号。
139.在一种示例性实例中，本发明实施例第二锁相环是设置为确定第二锁相环的第一滤波结果，包括：
140.对第三载波剥离信号进行相干积分处理，获得相干积分结果；
141.对获取的相干积分结果进行相位鉴别，获得相位鉴别结果；
142.通过第二锁相环对获得的相位鉴别结果进行滤波，获得第一滤波结果。
143.在一种示例性实例中，本发明实施例处理器设置为根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式，包括：
144.根据第二锁相环生成的i和q支路相干积分结果，计算第二锁相环的相位锁定状态值；
145.根据计算出的相位锁定状态值确定载波跟踪方式。
146.在一种示例性实例中，本发明实施例处理器设置为根据计算出的相位锁定状态值确定载波跟踪方式，包括：
147.相位锁定状态值大于预设的锁定门限阈值，且锁定/失锁计数器累计值小于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；相位锁定状态值大于锁定门限阈值，锁定/失锁计数器累计值大于或等于0、且小于预设的第二锁相环锁定计数阈值时，将锁定/失锁计数器累计值加1；
148.相位锁定状态值大于预设的失锁门限阈值，且锁定/失锁计数器累计值小于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；相位锁定状态值大于失锁门限阈值，锁定/失锁计数器累计值大于或等于0、且小于预设的第二锁相环失锁计数阈值时，将锁定/失锁计数器累计值减1；
149.相位锁定状态值大于预设的锁定门限阈值，锁定/失锁计数器累计值小于预设的锁定计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
150.相位锁定状态值小于预设的失锁门限阈值，锁定/失锁计数器累计值大于预设的失锁计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
151.锁定/失锁计数器累计值小于等于失锁计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪；
152.锁定/失锁计数器累计值大于等于锁定计数阈值时，切换到采用第一锁相环进行载波跟踪。
153.在一种示例性实例中，本发明实施例处理器还设置为：
154.存储以下一项或任意组合的载波跟踪参数：锁定/失锁计数器累计值大于锁定计数阈值时的：锁频环的第三载波跟踪相位和第二锁相环的第四载波跟踪相位；
155.根据存储的载波跟踪参数，设定切换到的第一锁相环的载波跟踪参数。以下通过应用示例对本发明实施例进行简要说明，应用示例仅用于陈述本发明实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
156.应用示例
157.图4为本发明应用示例实现载波跟踪的方法的流程图，如图4所示，包括：
158.步骤401：接收端根据接收到卫星信号计算载噪比估算值；
159.在一种示例性实例中，本发明实施例接收端估算载噪比中断触发时，执行步骤401计算载噪比估算值的处理；
160.步骤402：判断载噪比估算值与第一预设阈值m1和第二预设阈值m2(m1大于m2)之间的取值关系；
161.如果载噪比估算值大于第一预设阈值m1，则执行步骤4031；
162.如果载噪比估算值小于等于第一预设阈值m1且大于等于第二预设阈值m2，则执行步骤4032；
163.如果载噪比估算值小于第二预设阈值m2，则执行步骤4033；
164.在一种示例性实例中，本发明实施例第一预设阈值m1＝30db
·
hz，第二预设阈值m2＝20db
·
hz；
165.在一种示例性实例中，本发明实施例第一预设阈值m1和第二预设阈值m2根据基于fft鉴频器的锁频环和第一锁相环的跟踪灵敏度设定，以跟踪成功概率95％以上为跟踪灵敏度门限；在一种示例性实例中，锁相环跟踪成功概率95％以上的跟踪灵敏度(载噪比)可以达到30分贝
·
赫兹(db
·
hz)，基于fft鉴频器的锁频环的跟踪灵敏度可达到13分贝
·
赫兹(db
·
hz)；随着载噪比的降低，锁相环跟踪的成功概率降低，当载噪比降低为20db
·
hz时，第二锁相环跟踪的成功概率低于10％，而此时锁频环跟踪成概率仍较高；如果在弱信号情况下只采用锁频环的话，载波相位信息无法得到充分利用，本发明实施例载噪比估算值在m1～m2内时，当检测到第二锁相环锁定时，将基于fft鉴频器的锁频环立即切换至锁相环。
166.步骤4031：采用第一锁相环进行载波跟踪；
167.在一种示例性实例中，本发明实施例采用第一锁相环进行载波跟踪的处理与相关技术中的处理相同；采用第一锁相环进行载波跟踪可以包括如图5所示的处理：
168.步骤501、获取第一锁相环的第五载波跟踪相位；
169.步骤502、对获取的第一锁相环的第五载波跟踪相位进行混频处理，获得第一锁相环的第四载波剥离信号；第四载波剥离信号包括：i支路的第四载波剥离信号和q支路的第四载波剥离信号；
170.步骤503、对获得的第四载波剥离信号进行相干积分处理，获得第四载波剥离信号的相干积分结果；
171.步骤504、在鉴相器中对第四载波剥离信号的相干积分结果进行相位鉴别，将相位鉴别结果接入第一锁相环的滤波器中，获得第一锁相环的第二滤波结果；
172.步骤505、将第一锁相环的第二滤波结果作为输入送入载波数控振荡器(nco)，获得第一锁相环的第六载波跟踪相位，生成用于载波剥离的正弦载波与余弦载波信号。
173.在一种示例性实例中，假设卫星信号在i支路的中频信号和q支路上的中频信号分别为s
if，i
和s
if，q
，n时刻中频信号的表达式为：
[0174][0175]
其中，为n时刻输入的卫星信号的载波相位，本发明实施例关注的是载波跟踪环路，对公式中a中包含中频信号幅度、伪码信息、数据信息等不做限定。
[0176]
获取当前时刻产生的第五载波跟踪相位对接收到的中频信号进行混频处理，获得i支路的第四载波剥离信号i
pll
(n)和q支路的第四载波剥离信号q
pll
(n)分别为：
[0177][0178][0179]
本发明实施例对获得的i支路的第四载波剥离信号i
pll
(n)和q支路的第四载波剥离信号q
pll
(n)，进行相干积分处理，获得第四载波剥离信号的相干积分结果。
[0180]
步骤4032：采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
[0181]
其中，锁频环包括：基于fft鉴频器的锁频环；载噪比估算值小于或等于第一预设阈值且大于或等于第二预设阈值时，锁频环的第一载波剥离信号为第二锁相环的输入；即锁频环接收锁相环输出的i支路的第一载波剥离信号i
fll
(n)和q支路的第一载波剥离信号q
fll
(n)，是第二锁相环的输入。
[0182]
在一种示例性实例中，本发明实施例执行步骤4032采用锁频环进行载波跟踪的处理如图6所示，包括：
[0183]
步骤601、接收端接收i支路和q支路的中频信号；本发明实施例采用同相/正交(i/q)形式的下变频，输入信号在i支路和q支路上的中频信号分别为s
if，i
和s
if，q
，第一时刻(n时刻)表达式为：
[0184]
s
if，i
(n)＝acos(φ(n))，s
if，q
(n)＝asin(φ(n))
[0185]
其中，φ(n)为第一时刻输入信号的载波相位，本发明应用示例是载波跟踪环路，因此a中信息包含中频信号幅度、伪码信息、数据信息等，不展开讨论。
[0186]
步骤602、获取第一时刻锁频环的第一载波跟踪相位对接收到的数字信号进行混频处理获得i支路和q支路的第二载波剥离信号：
[0187][0188][0189]
再进行相干积分处理，本实施例中相干积分时间5ms，得到i、q支路相干积分结果i
fll
、q
fll
，复信号表达式为：x(k)＝i
fll
(k) jq
fll
(k)。
[0190]
步骤603、在fft鉴频器中将相干积分结果进行频率鉴别；假设num为x(k)进行fft变换的相干积分结果采样点数，m为fft点数，本发明应用示例中num＝12，m＝16；则离散傅
里叶变换为：
[0191][0192]
对该离散傅里叶变换进一步处理：
[0193]
amp(m)＝|x(m)2|
[0194]
找到傅里叶变换幅值amp的最大值，以及最大值左点和右点的幅值，分别为amp(max)，amp(l)，amp(r)，fft鉴频器的输出为：
[0195][0196]
步骤604、将频率鉴别结果输入锁频环滤波器中，获得锁频环的滤波结果。
[0197]
步骤605、将锁频环的滤波结果作为输入送入载波数控振荡器(nco)中，产生第二时刻(n 1时刻)的锁频环的第六载波跟踪相位生成用于载波剥离的i支路正弦载波信号和q支路余弦载波信号。
[0198]
在一种示例性实例中，本发明实施例执行步骤4032根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式包括如图7所示的处理：
[0199]
步骤701、获取第一时刻锁频环的第二载波剥离信号与第二锁相环的第一载波跟踪相位；
[0200]
步骤702、根据获取的第二载波剥离信号与第一载波跟踪相位，确定第二锁相环的第三载波剥离信号；
[0201]
步骤703、对第三载波剥离信号进行相干积分处理，获得相干积分结果；
[0202]
步骤704、对获取的相干积分结果进行相位鉴别，获得相位鉴别结果；
[0203]
步骤705、通过第二锁相环对获得的相位鉴别结果进行滤波，获得第一滤波结果；
[0204]
步骤706、将获得第一滤波结果通过载波数控振荡器处理，产生第二锁相环在第二时刻输出的第二载波跟踪相位，并生成i和q支路相干积分结果；
[0205]
步骤707、根据生成的i和q支路相干积分结果，计算第二锁相环的相位锁定状态值；
[0206]
步骤708、根据计算出的相位锁定状态值确定载波跟踪方式。
[0207]
在一种示例性实例中，本发明应用示例根据计算出的相位锁定状态值确定载波跟踪方式，包括：
[0208]
相位锁定状态值大于预设的锁定门限阈值，且锁定/失锁计数器累计值小于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；相位锁定状态值大于锁定门限阈值，锁定/失锁计数器累计值大于或等于0、且小于预设的第二锁相环锁定计数阈值时，将锁定/失锁计数器累计值加1；
[0209]
相位锁定状态值小于预设的失锁门限阈值，且锁定/失锁计数器累计值大于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；相位锁定状态值小于失锁门限阈值，锁定/失锁计数器累计值小于或等于0、且大于预设的第二锁相环失锁计数阈值时，将锁定/失锁计数器累计值减1；
[0210]
相位锁定状态值大于预设的锁定门限阈值，锁定/失锁计数器累计值小于预设的锁定计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
[0211]
相位锁定状态值小于预设的失锁门限阈值，锁定/失锁计数器累计值大于预设的失锁计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
[0212]
锁定/失锁计数器累计值小于等于失锁计数阈值时，采用锁频环进行载波跟踪；
[0213]
锁定/失锁计数器累计值大于等于锁定计数阈值时，切换到采用第一锁相环进行载波跟踪。
[0214]
在一种示例性实例中，本发明应用示例可以设定锁定门限阈值(lockvalue)＝0.8，失锁门限阈值(losevalue)＝0.5，锁定计数阈值(lockth)＝50，失锁计数阈值(loseth)＝
‑
6。
[0215]
锁定/失锁计数器累计值大于锁定计数阈值时，本应用示例方法还包括：
[0216]
存储以下一项或任意组合的载波跟踪参数：当锁定/失锁计数器累计值大于锁定计数阈值时的：锁频环的第三载波跟踪相位和第二锁相环的第四载波跟踪相位；
[0217]
根据存储的载波跟踪参数，设定切换到的第一锁相环的载波跟踪参数。
[0218]
本发明实施例在判定锁频环失锁，应该切换至锁相环时，通过存储的上述载波跟踪参数，锁相环可以直接继承上述载波跟踪参数，而不是从零开始，降低了调整时间和瞬时误差，平滑了载波频率的跟踪结果，增强了环路滤波结果的连续性。
[0219]
在一种示例性实例中，本发明实施例在执行步骤4032时，假设接收端采用同相/正交(i/q)形式的下变频，输入信号在i、q支路上的中频信号分别为s
if，i
和s
if，q
，则n时刻表达式：
[0220][0221]
其中，为n时刻输入信号载波相位，本发明实施例主要关注载波跟踪环路，因此a中信息包含中频信号幅度、伪码信息、数据信息等，不展开讨论。
[0222]
本发明应用示例第一时刻(n时刻)锁频环的i支路的第二载波剥离信号i
fll
(n)和q支路的第二载波剥离信号q
fll
(n)，第一时刻第二锁相环的第一载波跟踪相位对锁频环的i支路的第一载波剥离信号和q支路的第一载波剥离信号进行二次混频，获得第二锁相环的第三载波剥离信号，如下：
[0223][0224][0225]
本发明应用示例对第三载波剥离信号进行相干积分处理，相干积分时间为5毫秒，得到i支路和q支路的相干积分结果i
pll2
、q
pll2
。
[0226]
第二锁相环采用二象限反正切函数鉴相器，对获取的相干积分结果进行相位鉴别，相位鉴别结果如下：
[0227][0228]
相位鉴别结果进入第二锁相环滤波器中，获得第二锁相环滤波结果。
[0229]
第二锁相环路滤波结果作为输入送入载波数控振荡器(nco)，产生第二时刻(n 1)时刻第二锁相环的第二载波跟踪相位根据第二载波跟踪相位生成第二锁相环的i支路和q支路的正弦载波信号和余弦载波信号，用于n 1时刻的载波剥离；
[0230]
计算n时刻第二锁相环相位锁定状态值：
[0231]
当value大于锁定门限阈值lockvalue，如果锁定/失锁计数器累计值th小于0时，将锁定/失锁计数器累计值清零；如果锁定/失锁计数器累计值th大于或等于0、且小于预设的第二锁相环锁定计数阈值lockth时，将锁定/失锁计数器累计值加1，继续采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
[0232]
当value小于预设的失锁门限阈值losevalue，如果锁定/失锁计数器累计值th大于0时，将锁定/失锁计数器累计值th清零；如果锁定/失锁计数器累计值th小于或等于0、且大于预设的第二锁相环失锁计数阈值loseth时，将锁定/失锁计数器累计值减1，继续采用锁频环进行载波跟踪并根据第二锁相环的i和q支路相干积分结果确定载波跟踪方式；
[0233]
当锁定/失锁计数器累计值th小于等于失锁计数阈值loseth时，认定第二锁相环失锁，采用锁频环进行载波跟踪；
[0234]
当锁定/失锁计数器累计值th大于等于锁定计数阈值时，认定第二锁相环锁定，存储n 1时刻锁频环的第七载波跟踪相位第二锁相环的第二载波跟踪相位切换到采用第一锁相环进行载波跟踪，第一锁相环的初始载波跟踪相位为本发明实施例在利用通过载噪比的估算值初步划分环路滤波器模式，载噪比估算值不是唯一评判标准；在基于fft鉴频器的锁频环的基础上，增设了第二锁相环，判断锁频环和第二锁相环锁定状态，准确地获取锁频环切换至锁相环时机，提高了锁相环的利用效率；在切换至锁相环的过程中，锁相环可继承锁频环和第二锁相环预测的载波跟踪相位，降低了切换过程中的突发误差，减少了切换时间，增强了环路滤波结果的连续性。
[0235]“本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息
(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd
‑
rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质”。