本发明公开了一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法及系统，将窄带扩频信号经过待测群时延特性通道，经过捕获跟踪后得到码相位和载波相位测量值。然后利用窄带信号通带内群时延变化平缓的特点，将群时延近似成抛物线函数，遍历抛物线参数和整周模糊度。最后，当遍历抛物线参数获得的群时延特性与遍历整周模糊度与测得载波相位结合获得的群时延特性的差值最小时，便可以认为该抛物线参数对应的群时延特性是通道的实际群时延特性。同时，通过更改频分多址信号的频率范围可以实现任意频率分辨率的群时延测量。
1.一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、生成窄带扩频信号然后送入待测群时延特性通道进行捕获跟踪，得到码相位和载波相位测量值，根据码相位测得时延和对应的整周模糊度以及遍历范围，根据载波相位并结合整周模糊度遍历群时延测量结果；
S200、将群时延近似成抛物线函数，在窄带信号带宽内遍历群时延抛物线模型参数和整周模糊度；
S300、将遍历整周模糊度与测得的载波相位相结合获得的群时延τcarr减去遍历抛物线参数获得的群时延τ，得到群时延误差τdiff，取误差最小值对应的整周模糊度为载波相位对应的实际整周模糊度；
S400、根据实际整周模糊度获得群时延测量值，将窄带扩频信号送入接收机进行捕获跟踪，获得基准群时延，以基准群时延的平均值为群时延测量基准值，获得每一次测量的测量误差，根据测量误差获得调整后的每组群时延测量值；
S500、合并所有群时延测量值，获得通带内指定分辨率的群时延测量值。
2.根据权利要求1所述的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于：所述步骤S100中窄带扩频信号采用频分多址的信号模式，生成的信号组数为n组，共分为l个频带。
3.根据权利要求2所述的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于：所述步骤S100中生成窄带扩频信号的具体步骤为：S101、生成第m组频分多址信号，m=1，2，…,n；
S202、将频分多址信号通过数字滤波器进行窄带滤波后得到窄带扩频信号。
4.根据权利要求1所述的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于：所述步骤S100中根据码相位测得时延的表达式为：，
其中fcode为伪码码率， 为第i个窄带扩频信号的码相位；其对应的整周模糊度N0的表达式为 ，其中fcarr为载波频率。
5.根据权利要求1所述的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于：所述步骤S300中群时延τcarr的计算式为，其中N为整周模糊度， 为第i个窄带扩频信号测得的载波相位，fcarr为载波频率。
6.根据权利要求1所述的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于：所述步骤S300中群时延τ的公式为：其中i表示通带数，f表示群时延通带内频率，ai，bi为第i个通带内群时延抛物线参数，ai，bi的单位为ns。
7.根据权利要求1所述的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于：所述步骤S200中的遍历范围为(‑10 10)ns，遍历步长为0.1。
8.根据权利要求1所述的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于：所述步骤S400中的群时延测量值为，
其中m表示当前信号的组数，N（i）为误差最小值对应的整周模糊度， 为第i个窄带扩频信号测得的载波相位，fcarr为载波频率。
9.根据权利要求1所述的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，其特征在于：所述步骤S400中每一次测量的测量误差的公式为，
其中τc(m)为测得的基准群时延，m表示当前信号的组数。
10.一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量系统，其特征在于，包括接收机，所述接收机用于应用权利要求1至9任意一项的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法。
载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及卫星导航技术领域，具体的涉及一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法及系统。
背景技术
[0002] GNSS接收机在GNSS系统中起着重要的作用，接收机特性直接影响接收信号质量和定位结果。其中群时延特性对信号时延的影响较大，精确测量导航信道群时延特性对于高
精度模拟导航信道起着重要作用。传统的利用矢量网络分析仪测量的群时延如果增加测量
精度则会减小群时延测量的分辨率，存在着测量精度与分辨率的矛盾。
发明内容
[0003] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法及系统，能够解决着测量精度与分辨率的矛盾
并保证高精度测量结果。
[0004] 根据本发明实施例的一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，包括以下步骤：
[0005] S100、生成窄带扩频信号然后送入待测群时延特性通道进行捕获跟踪，得到码相位和载波相位测量值，根据码相位测得时延和对应的整周模糊度以及遍历范围，根据载波
相位并结合整周模糊度遍历群时延测量结果；
[0006] S200、将群时延近似成抛物线函数，在窄带信号带宽内遍历群时延抛物线模型参数和整周模糊度；
[0007] S300、将遍历整周模糊度与测得的载波相位相结合获得的群时延τcarr减去遍历抛物线参数获得的群时延τ，得到群时延误差τdiff，取误差最小值对应的整周模糊度为载波相
位对应的实际整周模糊度；
[0008] S400、根据实际整周模糊度获得群时延测量值，以基准群时延的平均值为群时延测量基准值，获得每一次测量的测量误差，根据测量误差获得调整后的每组群时延测量值；
[0009] S500、合并所有群时延测量值，获得通带内指定分辨率的群时延测量值。
[0010] 根据本发明实施例的一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量系统，包括接收机，所述接收机用于应用上述载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法。
[0011] 根据本发明实施例的载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法及系统，至少具有如下技术效果：本发明实施方式利用群时延平滑变化的特性，以及载波相位的高群时
延测量精度进行整周模糊度估计，从而可以高精度测量群时延特性，通过载波相位测量值，
可以以任意分辨率高精度测得通道群时延特性，为高精度定位中端测试提供需求。
[0012] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S100中窄带扩频信号采用频分多址的信号模式，生成的信号组数为n组，共分为l个频带。
[0013] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S100中生成窄带扩频信号的具体步骤为：
[0014] S101、生成第m组频分多址信号，m=1，2，…,n；
[0015] S202、将频分多址信号通过数字滤波器进行窄带滤波后得到窄带扩频信号。
[0016] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S100中根据码相位测得时延的表达式为:
[0017] ,
[0018] 其中fcode为伪码码率， 为第i个窄带扩频信号的码相位；其对应的整周模糊度N0的表达式为 ，其中fcarr为载波频率。
[0019] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S300中群时延τcarr的计算式为
[0020] ，其中N为整周模糊度， 为第i个窄带扩频信号测得的载波相位，fcarr为载波频率。
[0021] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S300中群时延τ的公式为：
[0022]
[0023] 其中i表示通带数，f表示群时延通带内频率，ai，bi为第i个通带内群时延抛物线参数，ai，bi的单位为ns。
[0024] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S200中的遍历范围为(‑10 10)ns，遍历步长~
为0.1。
[0025] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S400中的群时延测量值为
[0026] ，
[0027] 其中m表示当前信号的组数，N（i）为误差最小值对应的整周模糊度。
[0028] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S400中每一次测量的测量误差的公式为
[0029] ，
[0030] 其中τc(m)为测得的基准群时延，m表示当前信号的组数。
[0031] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0032] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0033] 图1为本发明实施例中载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法的流程图。
具体实施方式
[0034] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0035] 参考图1，一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量方法，具体步骤如下：
[0036] 假设给定的群时延测量分辨率为0.1MHz。首先，生成窄带扩频信号，窄带信号带宽为0.5MHz。为了保证信号生成时间的一致性，我们采用频分多址的信号模式，因此生成信号
组数为5组。生成的第m组频分多址信号为Sm(f)，频率范围为0~10MHz，共分为20个频带，其
中心频率为(‑0.6+0.1m+0.5i)MHz, i=1,2,…,20; m=1,2,…,5。同时选取基准群时延中心
频率为fc=20MHz。利用数字滤波器进行窄带滤波，得到窄带扩频信号的频域表达形式如下：
[0037]
[0038] Hi(f)为第i个带通滤波器。对于第m组频分多址信号，当i<21时，其通带范围为(0.1m+0.5i‑0.85 0.1m+0.5i‑0.35)MHz。当i=21时，其通带范围为(19.75 20.25)MHz。将第
~ ~
i个窄带扩频信号送入接收机进行捕获跟踪，测得其码相位 ，根据码相位可以测得时
延为：
[0039]
[0040] 其中fcode为伪码码率。其对应的整周模糊度 N0由下式获得
[0041]
[0042] 其中fcarr为载波频率。因此整周模糊度的遍历范围可以认为是 。
[0043] 同时测得其载波相位 ，测得的载波相位在一个载波周期内，若整周模糊度为N，根据载波相位可以测得时延为：
[0044]
[0045] 其中N的取值范围为 。
[0046] 然后根据窄带扩频信号的中心频率和带宽将第i个通带内的群时延近似成抛物线模型如下：
[0047]
[0048] 其中f表示群时延通带内频率，ai，bi为第i个通带内群时延抛物线模型的参数，其单位为ns。对ai，bi进行遍历，其遍历范围为(‑10~10)ns，遍历步长为0.1，因此每一段群时延
可以得到40000个抛物线模型。
[0049] 得到的群时延误差τdiff可以由下式获得：
[0050]
[0051] 由于载波相位测得群时延的整周模糊度也是由遍历得到，因此最终获得440000个群时延误差。误差最小值对应的整周模糊度N(i)即可认为第i个载波相位对应的实际整周
模糊度。则第m组群时延测量值为：
[0052]
[0053] 同时测得基准群时延为 。以基准群时延的平均值为群时延测量基准值，则可以获得每一次测量的测量误差为：
[0054]
[0055] 则第m组频分多址信号的群时延测量值为 。将所有的群时延测量值合并，就可以获得通带内指定分辨率的群时延测量值。
[0056] 本发明还包括一种载波相位的高精度GNSS接收机群时延测量系统，包括应用上述方法的接收机。
[0057] 综上所述，本发明实施例首先生成窄带扩频信号，将窄带扩频信号经过待测群时延特性通道，经过捕获跟踪后得到码相位和载波相位测量值。由于根据码相位的时延测量
精度不高，且噪声干扰大于载波相位的整周模糊度，因此根据码相位计算的时延测量值只
能为载波相位的整周模糊度提供一个大致范围。然后利用窄带信号通带内群时延变化平缓
的特点，将群时延近似成抛物线函数，遍历抛物线参数和整周模糊度。最后，当遍历抛物线
参数获得的群时延特性与遍历整周模糊度与测得载波相位结合获得的群时延特性的差值
最小时，便可以认为该抛物线参数对应的群时延特性是通道的实际群时延特性。同时，通过
更改频分多址信号的频率范围可以实现任意频率分辨率的群时延测量。
[0058] 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作
出各种变化。上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，
在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下
作出各种变化。
