【摘要】：為了實(shí)現(xiàn)弱信號(hào)環(huán)境中的高靈敏度GNSS信號(hào)跟蹤,提出了一種改進(jìn)的非相干GNSS信號(hào)頻率鎖定方法,利用非相干累積消除電文反轉(zhuǎn)的影響,擴(kuò)展有效能量累積時(shí)間范圍,改善了信噪比;設(shè)計(jì)了基于非線性加權(quán)累積偏差的最優(yōu)頻率間距計(jì)算方法,得到頻率鑒別線性范圍最大的非相干頻率鑒別器;通過延長(zhǎng)相干和非相干累積時(shí)間,實(shí)現(xiàn)寬線性鑒頻范圍的高靈敏度頻率鎖定環(huán)路.理論分析和蒙特卡羅仿真結(jié)果表明:所提出的方法可以改善頻率跟蹤靈敏度和牽引范圍,在不進(jìn)行電文估計(jì)、靜態(tài)環(huán)境信號(hào)強(qiáng)度為-160dBm的情況下,可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定跟蹤并保證一定精度.
【圖文】：

偽碼完全同步并且接收機(jī)帶寬足夠?qū)�，即Ｒ（τｎ）＝１．２頻率鎖定方法２．１非相干頻率鑒別器在接收機(jī)環(huán)路相關(guān)輸出中，通過非相干累積，，可以消除電文和相位跟蹤誤差的影響，在不考慮噪聲的情況下，其表達(dá)式為Ｄ＝Ｉ２（ｎ）＋Ｑ２（ｎ）＝ＰＲ２（τｎ）ｓｉｎｃ２（πＴｃΔｆｄ），假設(shè)偽碼已經(jīng)完全同步，復(fù)相關(guān)輸出的功率為Ｄ＝Ｐｓｉｎｃ２（πＴｃΔｆｄ）．相干積分輸出功率與載波頻率跟蹤誤差在其值為０ｋＨｚ附近的關(guān)系如圖１所示，其中Ａ為相干積分歸一化幅度，相干積分輸出功率相對(duì)于頻圖１頻率估計(jì)誤差與相干積分幅度的關(guān)系率估計(jì)誤差為０ｋＨｚ對(duì)應(yīng)的直線具有偶對(duì)稱的特性，與偽碼延遲和自相關(guān)輸出之間的關(guān)系相似．參考延遲鎖定環(huán)路碼相位誤差鑒別的方式，本地生成三路頻率不同的載波，頻率順次相差ｄｆ，即對(duì)應(yīng)載波頻率誤差分別為Δｆｄ－ｄｆ，Δｆｄ，Δｆｄ＋ｄｆ，稱之為超前頻率支路，即時(shí)頻率支路和滯后頻率支路．每一路載波的相干積分結(jié)果在頻率估計(jì)誤差為０ｋＨｚ時(shí)對(duì)應(yīng)圖１中點(diǎn)１，２，３的三路相干積分輸出功率Ｄｅ，Ｄｄ和Ｄｌ在偽碼完全對(duì)齊下的·１２３第·５期阮航，等：一種改進(jìn)的非相干ＧＮＳＳ信號(hào)頻率鎖定方法

圖２Ｔｃ＝１ｍｓ下兩種歸一化方法對(duì)應(yīng)加權(quán)非線性累積誤差鑒別間隔為１０．７Ｈｚ時(shí)，ｅｌ歸一化鑒頻器的線性性能達(dá)到最佳，為０．１２５Ｈｚ，因此可選取ｅｌ鑒別器，實(shí)現(xiàn)高精度的頻率誤差鑒別．圖３Ｔｃ＝２０ｍｓ下兩種歸一化方法對(duì)應(yīng)加權(quán)非線性累積誤差３理論分析與仿真３．１熱噪聲性能在靜態(tài)或較小動(dòng)態(tài)環(huán)境中，影響鎖頻環(huán)跟蹤性能的主要因素是輸入噪聲．在弱信號(hào)下，熱噪聲更成為限制頻率鎖定環(huán)能否穩(wěn)定工作的關(guān)鍵因素．非相干積分后，熱噪聲對(duì)環(huán)路的影響更大．對(duì)于高斯白噪聲輸入模型，鎖頻環(huán)是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)［８］，當(dāng)系統(tǒng)等效噪聲帶寬ＢＬ與相干積分時(shí)間Ｔｃ滿足０＜ＢＬＴｃ＜０．５，其誤差傳遞函數(shù)為σ２ｓ鄏σ２ｕ２ＢＬＴｃ（１－０．５ＢＬＴｃ），式中：σ２ｓ為系統(tǒng)輸出方差；σ２ｕ為系統(tǒng)輸入方差．當(dāng)ＢＬＴ足夠小的情況下，其表達(dá)式［９－１０］可以簡(jiǎn)化為σ２ｓ鄏σ２ｕ２ＢＬＴ．（５）鑒于該結(jié)構(gòu)與碼環(huán)類似，參考碼環(huán)的處理方式［１０］，使用非相干超前減滯后頻率鑒別法，假設(shè)歸一化只消除了信號(hào)能量，基于第１節(jié)的信號(hào)模型，鑒別器輸出頻率估計(jì)方差表達(dá)式為σ２ｕ＝π２ｄ２ｆ［１－ｃｏｓ（２πＴｃｄｆ）］Ｔｃ（Ｐ／Ｎ０）［ｓｉｎｃ（πＴｃｄｆ）－ｃｏｓ（πＴｃｄｆ）］｛２１＋１－ｓｉｎｃ２（πＴｃｄｆ）２Ｔｃ（Ｐ／Ｎ０）［１－ｃｏｓ（２πＴｃｄｆ）］ｓｉｎｃ２（πＴ

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