跟蹤通道數(shù)字信號論文
時間:2022-04-06 04:49:27
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與傳統(tǒng)數(shù)字跟蹤通道相比較,新型可復(fù)用數(shù)字通道通過設(shè)計具有較強通用性的硬件通道,在使用過程中通過軟件進行調(diào)節(jié),實現(xiàn)對GPS、Galileo和Glonass的信號切換并跟蹤。在設(shè)計過程中,通過對載波、擴頻碼及其產(chǎn)生器實現(xiàn)軟件控制即可實現(xiàn)提高數(shù)字跟蹤通道的通用性。
1載波器的設(shè)計
應(yīng)針對不同的衛(wèi)星信號系統(tǒng)進行設(shè)計,從而保證載波器的兼容性,首先應(yīng)保證其時鐘周期頻率的設(shè)計,之后通過設(shè)置中心頻率的范圍、調(diào)節(jié)范圍及精度以提高其兼容性。
1.1時鐘周期時鐘周期是載波的參考基準(zhǔn)時間,其保證著載波輸出數(shù)字信號的精度,這就要求時鐘周期能夠保證極好的精度,若不能實現(xiàn)則會導(dǎo)致輸出頻率出現(xiàn)誤差。為了在時鐘周期上實現(xiàn)兼容全部衛(wèi)星信號,首先應(yīng)保證采樣頻率高于2MHz,而作為最低2MHz的時鐘頻率則使得時鐘周期的范圍為0~500ns。
1.2設(shè)置中心頻率范圍中心頻率是由衛(wèi)星輸出的中頻信號決定的,故設(shè)置中心頻率的范圍應(yīng)盡最大可能去覆蓋全部的中頻信號頻率。根據(jù)計算現(xiàn)有的技術(shù),一般中心頻率保證在100MHz之內(nèi),故通過32位寄存器即能夠?qū)崿F(xiàn)全部數(shù)據(jù)的保存要求。
1.3調(diào)節(jié)范圍確定頻率調(diào)節(jié)的范圍應(yīng)首先確定其兩個影響因素,包括時鐘誤差及多普勒頻移。時鐘誤差是由電路中混頻過程產(chǎn)生,這就取決于本地振蕩器的頻率,目前多采用1.2~1.6GHz的本地振蕩器,故其對頻率的影響范圍為±16kHz;而多普勒頻移取決于衛(wèi)星與接收設(shè)備的先對運動速度,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù),其最大速度差異為8000m/s,通過計算可知其頻移范圍為±42kHz,故整體的頻率調(diào)節(jié)范圍應(yīng)為±58kHz。
1.4調(diào)節(jié)精度此調(diào)節(jié)精度應(yīng)滿足其最高精度需求,故調(diào)節(jié)精度應(yīng)為1MHz,而通過32位的寄存器進行存儲的話則其覆蓋范圍應(yīng)為±2MHz。通過上述分析,使用32位寄存器、累加器和頻率控制器已經(jīng)能夠滿足其最大精度要求。
2擴頻碼的設(shè)計
與載波器的設(shè)計相同,為實現(xiàn)跟蹤不同導(dǎo)航衛(wèi)星信號,應(yīng)保證擴頻碼具有極好的兼容性,實現(xiàn)中同樣以4個方面進行考慮。采用60MHz的時鐘頻率,32位的控制器、寄存器和累加器即可實現(xiàn)。
3擴頻碼產(chǎn)生器的設(shè)計
設(shè)計數(shù)字跟蹤通道的擴頻碼產(chǎn)生器主要以低硬件資源和高靈活性為第一目標(biāo),故在設(shè)計中應(yīng)堅持由硬件實現(xiàn)其邏輯需求,而通過軟件實現(xiàn)其控制需求。
4跟蹤控制設(shè)計
為了實現(xiàn)數(shù)字跟蹤控制系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)的兼容性,需要通過相應(yīng)的軟件進行數(shù)字信號接收模式的調(diào)整,這就需要進行相應(yīng)的軟件設(shè)計,以實現(xiàn)軟件的功能。通過信號捕獲系統(tǒng)接收信號,再通過跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)信號輸入和參考信號的同步,再以定位信號輸出測量數(shù)據(jù),之后進行數(shù)據(jù)復(fù)位,通過擴頻碼產(chǎn)生器進行參數(shù)設(shè)置,在輸入信號和參考信號同步之后能夠進行數(shù)字跟蹤通道的IP值進行累加,最后通過處理器處理后以導(dǎo)航電文的形式進行輸出,導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)是與衛(wèi)星時鐘時間對應(yīng)的,再通過擴頻碼計算就能夠得到目前的測量距離。
作者:李佶蔣雷敏單位:浙江工業(yè)大學(xué)