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高灵敏度接收机跟踪环路设计

发布时间:2020-02-03 05:17:43 阅读: 来源:酚醛保温板厂家

摘要:基于GPS/BD兼容高灵敏度导航产品开发和产业化项目,对经典载波跟踪环进行修改,设计实现了高灵敏度跟踪环路。将传统的单点积分数据,转化成一列数据,对该数据进行FFT变换后,可提高载波频率的估计精度,从而提高系统的跟踪灵敏度。并对高灵敏度跟踪环路进行仿真分析,证明高灵敏跟踪环路对弱信号的跟踪能力。

0 引言

全球卫星导航系统GNSS(Global Navigation Satel-lite System)在政治、经济以及军事等多个领域都具有重要意义。从飞机、汽车到个人手持通信终端,都能看到GNSS定位技术,GNSS系统在民用领域应用十分广泛,对国民经济建设也起到了重要作用。目前全球已经使用和公开研制的GNSS 系统一共有以下四个,美国的GPS 导航系统、俄罗斯的GLONASS 导航系统、欧盟的GALILEO导航系统和中国的北斗导航系统。

随着技术的进步、应用需求的增加,卫星导航以全天候、自动化、高效率、高精度等显着特点及其所独具的定位导航、精密测量、授时校频等多方面的强大功能,已涉足众多的应用领域,使卫星导航成为了继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。随着我国自主卫星导航系统北斗系统建设的全面展开,北斗的应用将迅速推广,结合卫星导航与通信、多媒体等的多方面需求。面向大众及行业的导航应用,研制高性能多模高灵敏度导航基带芯片及多模导航基带IP 核,将对提高我国核心导航产品技术水平和市场占有率,为重大专项典型示范项目提供自主核心芯片和解决方案。

天线接收到的GPS 信号功率一般为-130 dBm,但在室内、森林、城市等复杂环境下,GPS信号验证衰减可达20~30 dB,此时普通GPS 接收机不能实现正确的捕获和跟踪。本文基于了高灵敏度数字基带芯片的研究背景,对经典载波跟踪环进行修改,设计实现了高灵敏度跟踪环路设计,高灵敏跟踪环路接收机实现了正确的捕获和跟踪。

1 自主跟踪环路设计

1.1 自主跟踪环路设计

卫星信号由3部分组成:导航电文、伪随机扩频(C/A)码和载波。基带信号处理器同步过程包括捕获和跟踪。捕获是一个对卫星和接收机相对运动引起的载波多普勒频偏和C/A 码相位偏移进行粗略估计的二维搜索过程,捕获完成后这两个参数用来初始化跟踪环路。

跟踪环路进行了精确地相位同步和跟踪,从而实现了载波的剥离和C/A码的剥离,最终得到了导航电文用于导航解算。

自主捕获通道所得结果中的卫星号、扩频码相位这些信息输入至卫星扩频码产生器,启动了扩频码序列的产生,包括超前0.5 码片、即时码片和滞后0.5 码片共3 路序列,然后与本地伪码信号进行相关处理,通过扩频码跟踪环路与载波跟踪环路的有关运算,使载波环路和码环路保持了锁定状态。程序结构如图1所示。

跟踪环路包括了载波跟踪环和码跟踪环,两个环路相互影响,只有两个环路同时锁定时,才能解调出导航电文。载波跟踪环路对环境噪声、晶振的相位噪声和动态应力等更加敏感,比码跟踪环路更容易失锁,因此成为接收机的关键和设计难点。

1.2 码跟踪环路

由于码跟踪环DDLL算法可用软件实现,并能保证伪码延时精确到1%个码片内。因此,自主码跟踪环采用了此方法进行伪码相位跟踪的,即利用本地码发生器产生了相位超前、滞后信号并与输入的信号相关,比较两支路结果以获取码相位误差信号来控制码DCO并产生与输入码相位一致的本地码信号。

码环鉴相器的输入为同相/正交支路码相位超前/滞后的相关信号。码相关发生时 霍尔传感器相关文章:霍尔传感器工作原理

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