高動態(tài)導(dǎo)航接收機(jī)P碼捕獲及載波跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、擴(kuò)頻通信是建立在Claude E.Shannon的信息論基礎(chǔ)之上，與常規(guī)的通信技術(shù)相比，具有低截獲率，強(qiáng)抗噪聲、抗干擾性，信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，現(xiàn)已在各個(gè)通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在衛(wèi)星導(dǎo)航定位通信領(lǐng)域中，一般所用的擴(kuò)頻通信方式為直序列擴(kuò)頻通信。本文將進(jìn)行研究的是在高動態(tài)條件下，直序列擴(kuò)頻信號的P碼捕獲，以及載波跟蹤技術(shù)。 由于高動態(tài)的存在，衛(wèi)星與接收機(jī)之間的高速相對運(yùn)動產(chǎn)生的多普勒頻移會引起相關(guān)能量的損失，導(dǎo)致相關(guān)峰急劇下

2、降，降低擴(kuò)頻碼的捕獲性能。傳統(tǒng)的方法是在整個(gè)碼相位和頻率域上進(jìn)行二維搜索，致使需要檢測的不確定空間和捕獲時(shí)間成倍增加；而將時(shí)域、頻域二維串行掃描變成并行掃描的方法雖減少了捕獲時(shí)間，但是以提高硬件的復(fù)雜度為代價(jià)；本文所要研究的是P碼的捕獲，由于周期很長(7天)，因此提出了一種基于存儲的載波頻偏搜索FFT長碼捕獲實(shí)現(xiàn)方法。這種捕獲方法在搜索P碼相位的同時(shí)，可以得到載波多普勒頻移值。 當(dāng)完成P碼的捕獲以后，捕獲模塊將鎖定相位，同時(shí)會送

3、出一個(gè)相位誤差和一個(gè)多普勒頻移到載波跟蹤模塊，啟動載波跟蹤和碼跟蹤。盡管在P碼捕獲的時(shí)候已經(jīng)對多普勒頻移進(jìn)行了很大壓縮，但如果用普通的鎖相環(huán)對載波進(jìn)行跟蹤仍十分困難。在本部分，首先分析了目前高動態(tài)接收機(jī)中普遍采用的幾種載波跟蹤算法，并對算法的性能進(jìn)行了分析比較，提出采用AFC(自動頻率跟蹤)與Costas相結(jié)合的跟蹤算法，使用載體動態(tài)的載波跟蹤策略，即初始跟蹤采用動態(tài)能力強(qiáng)的AFC消除動態(tài)，穩(wěn)態(tài)跟蹤采用熱噪聲誤差小的Costas環(huán)提高載

4、波相位的基本方案，使得跟蹤環(huán)能夠同時(shí)滿足動態(tài)性能與跟蹤精度的要求，而環(huán)路參數(shù)的可編程設(shè)置以及動態(tài)變化時(shí)的軟切換方式保證了跟蹤的靈活性與穩(wěn)定性。為了減小AFt和costas同時(shí)工作給載波跟蹤環(huán)路帶來的相位殘差，在costas環(huán)路濾波器前增加了相位旋轉(zhuǎn)，這樣可以使costas環(huán)只在一定的帶寬范圍內(nèi)工作，從而使載波跟蹤環(huán)既能滿足高動態(tài)環(huán)境下的帶寬要求，又能達(dá)到低信噪比下的精確穩(wěn)定跟蹤。 本文的P碼捕獲和載波跟蹤都以Veriog HDL