高動態(tài)導航接收機P碼捕獲及載波跟蹤技術研究.pdf

1、擴頻通信是建立在Claude E.Shannon的信息論基礎之上，與常規(guī)的通信技術相比，具有低截獲率，強抗噪聲、抗干擾性，信息隱蔽和多址通信等特點，現已在各個通信領域得到了廣泛的應用。在衛(wèi)星導航定位通信領域中，一般所用的擴頻通信方式為直序列擴頻通信。本文將進行研究的是在高動態(tài)條件下，直序列擴頻信號的P碼捕獲，以及載波跟蹤技術。 由于高動態(tài)的存在，衛(wèi)星與接收機之間的高速相對運動產生的多普勒頻移會引起相關能量的損失，導致相關峰急劇下

2、降，降低擴頻碼的捕獲性能。傳統(tǒng)的方法是在整個碼相位和頻率域上進行二維搜索，致使需要檢測的不確定空間和捕獲時間成倍增加；而將時域、頻域二維串行掃描變成并行掃描的方法雖減少了捕獲時間，但是以提高硬件的復雜度為代價；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長碼捕獲實現方法。這種捕獲方法在搜索P碼相位的同時，可以得到載波多普勒頻移值。 當完成P碼的捕獲以后，捕獲模塊將鎖定相位，同時會送

3、出一個相位誤差和一個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碼捕獲的時候已經對多普勒頻移進行了很大壓縮，但如果用普通的鎖相環(huán)對載波進行跟蹤仍十分困難。在本部分，首先分析了目前高動態(tài)接收機中普遍采用的幾種載波跟蹤算法，并對算法的性能進行了分析比較，提出采用AFC(自動頻率跟蹤)與Costas相結合的跟蹤算法，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)能夠同時滿足動態(tài)性能與跟蹤精度的要求，而環(huán)路參數的可編程設置以及動態(tài)變化時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，這樣可以使costas環(huán)只在一定的帶寬范圍內工作，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