基于模糊控制的GPS高动态载波跟踪算法

卫星导航接收机载波跟踪环路通常采用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式,传统FLL辅助PLL载波跟踪环路中,FLL与PLL同时工作,载波环无法根据载体动态进行调整,充分发挥出FLL与PLL的优势,因此,提出一种基于模糊控制的FLL辅助PLL(FAFPLL)载波跟踪环路结构,其关键是对PLL和FLL的环路增益进行调...     

低信噪比高动态条件下载波同步技术研究

针对极低信噪比高动态条件下载波同步问题,采用锁频环（FLL）和锁相环（PLL）相结合的方法来实现载波跟踪。对常用的叉积自动频率跟踪环（CPAFC）进行了改进,改进后的鉴频算法具有更快的捕获速度。对整体环路进行仿真,结果表明了该环路能有效地解决载波快速捕获与精确跟踪的问题。     

高动态下直扩接收机关键模块的设计与仿真*

高动态给扩频信号带来较高的多普勒频移,使伪随机码产生较大的动态时延,很容易造成载波跟踪环和码跟踪环的失锁。为了提高跟踪环路的动态应力,防止跟踪环路失锁,在分析了捕获与跟踪原理的基础上,提出了一种捕获与跟踪的设计方案。该方案捕获采用基于FFT的并行快速捕获算法,载波环采用2阶锁频环FLL(frequency locked loop)辅助3阶锁相环PLL(phase locked loop),码环采用2阶延迟锁定环DLL(delay lockedloop)。MATLAB仿真结果表明,在高达65 g的视距动态应力条件下该设计也能够表现出其精确、稳定的性能。     

一种高动态USB应答机的设计与实现

为了同时满足高动态USB应答机动态性能和跟踪精度两方面的需求,提出了一种FFT频率引导、FLL辅助PLL的载波捕获跟踪方案,详细设计了环路滤波器的结构和参数,分析了环路带宽、载噪比对载波频率跟踪和载波相位跟踪性能的影响,并介绍了相关硬件结构。根据此方案研制的应答机,经动态模拟试验检验,其动态范围已达±120kHz,多普勒频移一次变化率32kHz/s,二次变化率200Hz/s2,初始捕获时间小于1s。     

卫星USB测控副载波同步算法研究

吉林一号卫星测控采用USB测控体制,遥控接收采用FFT+DPLL1+DPLL2的架构,FFT主要实现对载波的粗捕,DPLL1在FFT的基础上实现对载波相位的精跟踪,DPLL2实现副载波的跟踪。对遥控副载波跟踪所用到的数字PLL技术进行了研究,首先给出了载波多普勒折算到副载波上的方法,然后对模拟PLL数字化进行了详细的论述,并设计了遥控副载波同步用的PLL2,对其稳定性、快捕带及快捕时间、捕获带和捕获时间、同步速率等进行了分析和仿真。结果表明,该方法具有捕获时间短、跟踪精度高、稳定性好等特点,易于数字化实现,已成功在吉林一号系列卫星中得到应用。     

基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法

针对传统全球定位系统(GPS)接收机在高动态环境下跟踪性能不理想,提出一种基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法。利用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式代替传统单一跟踪环路,通过卡尔曼(Kalman)滤波器对接收机各跟踪通道中频信号进行综合处理。根据多条跟踪通道的伪距和伪距率残差对系统状态参量进行综合估计,并搭建Kalman滤波器的状态方程和量测方程,给出了跟踪环路反馈量,与传统标量跟踪模式下的跟踪性能进行了对比。仿真结果表明,基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法进入稳态时间减小了100 ms,位置误差精度提高了5 m,速度误差精度提高了近3 m/s,在接收机用户快速运动的环境下,能够很好地处理高动态信号。     

基于FPGA的12通道GPS数字相关器设计

分析了传统全球定位系统(GPS)接收机中相关器芯片的功能特点,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的GPS算法快速验证平台.采取模块化设计方法,在FPGA上使用硬件描述语言编码实现12通道数字相关器的功能逻辑,并利用ARM微控制器对相关结果进行基带处理,完成对GPS卫星信号的载波解调、C/A码跟踪以及导航电文解码,给出了对实时运行结果的分析.该数字相关器在提供较高定位精度的同时,其各个功能模块可以即时修改和测试,大大缩短了信号处理算法的开发周期.     

OFDM接收机载波同步的FPGA实现

基于IEEE802.11a前导结构介绍了一种OFDM接收机载波同步的FPGA实现方法.提出了FPGA实现的硬件结构和简化算法.并对该结构使用硬件描述语言建模并进行modelsim仿真.     

基于FPGA的猝发式直扩载波同步技术研究与实现

针对短时猝发式直扩系统中大频偏情况下信号载波的捕获和跟踪问题,提出了一种集扫频、FFT频率估计和数字锁相环技术于一体的载波同步实现方案。基于Matlab进行方案仿真和基于FPGA平台进行硬件实现,并通过EDA软件SignalTap工具实时捕获数据完成方案可行性验证。结果表明,该方案可以满足系统设计要求。     

基于FPGA和ARM的GPS基带处理平台设计

本文研究了基于FPGA和ARM的GPS基带处理平台,详细介绍了C/A码跟踪环路及载波跟踪环路的设计和实现方法。采用Maxim公司的Max2769、Atmel公司的AT91SAM7SE25和Altera公司的EP3C25搭建硬件系统。Max2769完成下变频、采样并输出中频数据;ARM实现控制功能;FPGA完成解调、相关累加功能。实验结果表明基带处理平台可以稳定跟踪GPS信号,16通道情况下,冷启动时间为80秒,系统水平定位误差优于40米。     

Kalman滤波理论在GNSS信号跟踪中的应用

在分析传统GNSS接收机跟踪环路的基础上,对传统的码环滤波和载波滤波在复杂的环境下精度不高的问题,提出一种以自适应Kalman滤波算法代替码环和载波环中的两个环路滤波器,并依据新息自适应的对测量噪音实时调整,将调整结果输入到卡尔曼跟踪环路,估计跟踪误差、实现GNSS(扩频信号)信号的跟踪,提高环路在复杂应用环境下的跟踪精度。仿真结果证明了这种方法提高了跟踪精度,对环境的适应能力有了明显的增强。     

FLL辅助PLL载波跟踪环路误差分析

在GPS接收机中,为了跟踪多普勒变化率,需要采用三阶锁相环;为了增大跟踪的动态范围需要锁频环进行辅助跟踪。为了分析二阶锁频环辅助下的三阶锁相环的跟踪误差,建立了环路的数学模型,重点分析和推导了环路的热噪声误差。通过Simulink仿真验证了误差公式的正确性,为以后的环路优化提供了参考。     

锁相环技术在频率跟踪中的应用研究

本文介绍锁相环及其频率跟踪的基本原理,给出二阶锁相环和四阶锁相环的设计依据。在此基础上,对四阶锁相环实现频率跟踪的转换时间进行了仿真,就如何减小频率跟踪的转换时间提供了可行方法。通过对锁相环的分析和仿真,达到优化设计频率跟踪方案的目的。     

基于软件接收机技术的低载噪比信号自适应鲁棒锁相环研究

在低载噪比条件下能够对GPS信号进行连续、精确地跟踪是GPS技术的重要研究方向. 论文以软件接收机平台为基础, 开发了适用于低载噪比信号跟踪的自适应鲁棒锁相环. 综合考虑了低载噪比信号对传统环路的影响, 建立了并行相关跟踪环路. 论文首先研究了处理独立噪声的线性最优估计滤波器, 进一步研究了基于三段式函数自适应调节因子的自适应鲁棒滤波器. 当接收到的信号比较理想时, 该新型滤波器的性能与标准Kalman滤波器基本相同. 当接收到的信号较弱或受到干扰时, 该新型滤波器能够根据接收到信号中的总相位抖动噪声智能地调节环路参数. 通过动态的平衡动态方程和量测方程对最优估值的权值贡献, 能够有效的抵制观测量野值和动态模型的建模误差对滤波器的影响. 论文通过一组实测数据对相关算法进行了验证. 试验结果证明在载噪比为24dB-Hz的弱信号条件下, 锁相环的相位跟踪误差标准差能够达到0.01周, 明显的改善了锁相环对弱信号的跟踪性能.     

Robust H∞ control of phase‐locked loops with polytopic type uncertainties

A robust H_∞ control method is applied in the design of loop filters for phase‐locked loop (PLL) carrier phase tracking. The proposed method successfully copes with large S‐curve slope uncertainty and with a significant decision delay in the closed loop that may stem from the decoder and/or the equalizer there. The design problem is transformed into a state‐feedback control problem where phase and gain margins should be guaranteed in spite of the uncertainty. Of all the loop filters that achieve the required margins the one that minimizes an upper bound on the effect of the phase and the measurement noise signals is derived. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种改进式数字频率合成器的设计与仿真

为了获得良好的频率合成与跟踪效果,依据锁相环的基本工作原理,采用锁相嵌套结构设计了1种改进式数字频率合成器。理论分析和仿真结果表明,这种设计方法能有效地实现频率合成,并且具有较强的抗噪性能和较低的环路功耗。