全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)與"北斗"定位導航系統(tǒng)(Beidou Navigation Satellite System,BDS)的雙模導航能夠提高定位穩(wěn)定性與精確性,但通常在前端硬件設計中需要建立雙通道對GPS和BDS射頻信號分別進行處理,極大地增加了硬件設計復雜度以及功率的消耗。針對雙通道硬件設計的復雜性問題,提出了在Matlab環(huán)境下對GPS/BDS雙頻信號進行數(shù)字變頻處理的方法。該方法將硬件中的變頻功能在軟件中實現(xiàn),從而降低了硬件設計的復雜度且保證了算法與不同全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)以及前端硬件的兼容性。實驗結果表明,在不同的單通道硬件設計下,利用該方法能夠成功在軟件中消除與L1或B1的頻偏得到捕獲信號,并捕獲到GPS/BDS可見衛(wèi)星信息。 

【文章來源】：電訊技術. 2020年01期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

GPS/BDS雙通道射頻前端設計

圖1中的設計不僅需要大面積的前端設計，功分器也會對信號帶來損耗同時會引進新的噪聲。為了降低射頻前端設計的復雜度并保證信號功率，本文提出利用單通道的射頻前端設計來處理雙頻信號，在Matlab環(huán)境下先對其進行變頻處理，根據(jù)射頻信號的中心頻率與L1和B1中心頻率的差值，創(chuàng)建輔載波并與輸入的中頻信號進行下變頻處理，從而去除頻偏，得到GPS和BDS捕獲信號后進行捕獲運算。加入變頻處理后的單通道射頻前端設計如圖2所示。相比于圖1，圖2在前端設計極為簡單，只需要建立單個通道對雙頻信號進行處理得到中頻數(shù)字信號，再在Matlab中進行變頻處理即可得到GPS和BDS捕獲信號。該設計極大地上減少了前端硬件設計的成本與復雜度，同時也避免了信號的損耗與新噪聲的產(chǎn)生。

捕獲是GPS和BDS軟件接收機中對信號處理的第一步，通過計算信號的載波頻率和碼相位來判定衛(wèi)星是否可見。因為頻率和碼相位是實時變化的，所以捕獲結果對之后的跟蹤環(huán)路初始化以及解調(diào)定位至關重要[7]。有兩種捕獲方法較為常見，分別為串行搜索捕獲法和并行搜索捕獲法。串行搜索捕獲是最基本的捕獲方法，此方法在時域上對碼相位以及載波頻率分別進行搜索，捕獲效率比較低，但硬件設計較為簡單。并行搜索捕獲相比于串行搜索捕獲減少了信號捕獲的計算量，效率提高了幾十倍甚至上千倍，此方法通過快速傅里葉變換(Fast Fourter Transformation,FFT)以及逆快速傅里葉變換(Inrerse FFT,IFFT)將信號變換到頻域上，實現(xiàn)并行碼相位搜索以及并行頻率搜索[8]。雖然并行搜索捕獲對硬件要求較高，但是現(xiàn)如今相關電路設計已經(jīng)趨向于成熟，并行搜索捕獲方法已經(jīng)成為主流，本文采取并行碼相位搜索捕獲方法進行仿真，其原理如圖3所示。如圖3所示，捕獲算法主要包括本地載波的生成和偽隨機序列的生成兩部分，本地載波是用來對捕獲信號進行下變頻處理，移除信號中的載波;本地偽隨機碼則是與信號做相關，找出時延和數(shù)據(jù)塊起始時間[9]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種改進的“北斗”衛(wèi)星信號捕獲方法[J]. 覃新賢,齊月敏.  電訊技術. 2018(12)
[2]GNSS多頻通用射頻模塊設計與實現(xiàn)[J]. 符強,黃仁義,紀元法,劉迎.  雷達科學與技術. 2018(06)
[3]GPS/北斗中頻信號采集系統(tǒng)設計及其捕獲算法研究[J]. 韓曉冰,高夢,汪金萍.  電子產(chǎn)品世界. 2018(12)
[4]北斗和GPS雙模接收機干擾抑制算法的設計與實現(xiàn)[J]. 張建立,楊祖芳,潘偉,鄭建生.  中國空間科學技術. 2017(01)
[5]北斗/GPS雙模射頻接收模組的設計與實現(xiàn)[J]. 朱常其,孫希延,紀元法,廖桂生,寧春林.  電子技術應用. 2014(05)
[6]GPS/BD組合導航定位試驗和精度分析[J]. 劉季,張小紅.  測繪信息與工程. 2012(04)



本文編號：2937326