四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器(FQFD)算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。

一种应用四相鉴频的扩频接收机载波快速同步技术研究

针对高动态扩频接收机的设计要求,为提高载波同步的速度,提出了一种应用四相鉴频算法的载波快速同步方案。对设计模型的仿真和在实际系统中的测试表明此方案对系统载波同步速度和容忍的频差范围都有较大的提高。

提高GPS接收机四相鉴频频率牵引性能的算法设计

针对四相鉴频器在定频差下增益周期性波动所导致的性能下降,提出一种包络四相鉴频器(EFQFD)捕获算法结构。通过分析四相鉴频器(FQFD)的工作机制及噪声特性,建立频率牵引过程的非线性比例积分模型,并对FQFD和EFQFD的性能从鉴频范围、噪声门限、牵引速度等方面进行理论对比分析,基于GPS信号典型噪声参数的牵引过程计算机仿真结果证明,EFQFD增益约提高23%。

基于带宽调整的两种混合载波跟踪环路研究

针对高动态导致载波复现频率与实际载波频率相差较大的问题,锁频环和锁相环已无法满足环路的跟踪需求,依据频率判决因子实现三阶锁频环辅助四阶锁相环和四相鉴频器之间相互切换的2种混合载波跟踪环路算法;在三阶锁频环辅助四阶锁相环的基础上,通过相位判决因子完成对载波环带宽的动态调整。结果表明,在动态为5000/150 g/120 g、载噪比为42 dB/Hz、跟踪初始多普勒为300 Hz时,基于带宽调整的2种混合载波跟踪环路能准确地剥离出电文信息,而单一的三阶锁频环辅助四阶锁相环载波跟踪环路不能实现;当跟踪初始多普勒为0时,环路稳定跟踪后加入25/20 g/20 g的动态,基于带宽调整的2种混合载波跟踪环路可以重新完成稳定跟踪并剥离出电文信息,而三阶锁频环辅助四阶锁相环载波跟踪环路直接失锁;低载噪比下的基于带宽调整的2种混合载波跟踪环路的跟踪相位误差方差相对较小、跟踪精度较高。

一种基于FQFD／FLL／PLL的混合载波跟踪算法

载波跟踪技术是GPS软件接收机的关键技术之一,载波跟踪算法在很大程度上决定了GPS软件接收机的性能。基于一种典型载波跟踪环的结构,分析了当前载波跟踪环常用的四相鉴频器、锁频环、锁相环的工作原理及其性能,设计了一种基于三者的混合载波跟踪算法。仿真结果表明,所设计的载波跟踪算法在多普勒频率为一固定值、阶跃函数、斜坡函数和加速度函数时都能准确跟踪载波,证明所设计的载波跟踪算法行之有效。

一种改进的高动态GPS载波组合跟踪环路算法

在高动态的接收环境下,GPS接收机接收信号载频上会产生很大的多普勒频移及其变化率,传统的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪。在综合分析了常规跟踪方案的利弊后,提出一种新的基于四相鉴频(FQFD)牵引的二阶叉积自动频率控制环(CPAFC)辅助三阶锁相环(PLL)高动态跟踪环路算法。通过美国喷气推进实验室(JPL)高动态载体模型测试表明,该算法在高动态环境下不仅能快速牵入和锁定载波信号,而且在高达100g/s的加加速度作用过程中能持续、精确跟踪,实现导航电文的正常解调。

高动态环境下扩频系统的快速同步方案

提出了一种应用于高动态环境下扩频系统的快速同步方案,通过优化帧结构设计,利用PN序列自相关达到快速的帧捕获,通过对鉴频环路的结构修改,采用FLL和PLL协同工作的方式,利用四相鉴频器跟踪频率变化,进行大频率搜索;利用叉积自动频率跟踪算法联合Costas环作为载波跟踪算法;环路滤波器采用扩展卡尔曼滤波技术,在提升信号捕获速率的同时,降低噪声的影响,提高捕获精度。经仿真验证,可以在相对较低的复杂度下获得良好的性能。

基于GP4020的GPS接收机软件设计

介绍了一种基于ARM的GPS接收机的开发过程,对接收机的软件设计和信号处理技术进行了详细的阐述,给出了软件结构和程序流程图。为了能够快速地对扩频信号进行捕获跟踪,采用了四相鉴频器、符号叉积频率跟踪算法和科斯塔斯环混合进行载波跟踪的变带宽跟踪策略。实验证明,采用本方案设计的GPS接收机能较好地完成信息提取与处理任务。

关于导弹飞行目标导航跟踪精度研究

由于导弹的速度、加速度和加加速度都较高,多普勒频移一次变化率、二次变化率很大,常规载波跟踪环路将会失锁。稳定的载波跟踪使导航(GNSS)接收机在高动态环境下正常工作。由于常规锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的跟踪环路引起失锁问题,提出一种采用四相鉴频方法辅助的加权因子载波跟踪方法。上述方法首先利用四相鉴频的非线性特性将信号的多普勒频偏快速牵引到较低的范围,然后利用加权因子调整FLL&PLL的权重,理论分析了热噪声误差、动态应力误差以及最优带宽问题,并确定环路相关参数,从而使锁频环和锁相环达到最优配合。采用数字仿真,结果表明,根据上述方法设计的载波跟踪环路在多普勒频偏为常值、阶跃函数、一次斜升函数和二次斜升函数时均能进行准确跟踪,验证了所提方法针对导弹载波信号跟踪的有效性。