全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)與"北斗"定位導(dǎo)航系統(tǒng)(Beidou Navigation Satellite System,BDS)的雙模導(dǎo)航能夠提高定位穩(wěn)定性與精確性,但通常在前端硬件設(shè)計(jì)中需要建立雙通道對(duì)GPS和BDS射頻信號(hào)分別進(jìn)行處理,極大地增加了硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜度以及功率的消耗。針對(duì)雙通道硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性問(wèn)題,提出了在Matlab環(huán)境下對(duì)GPS/BDS雙頻信號(hào)進(jìn)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(shí)現(xiàn),從而降低了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度且保證了算法與不同全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)以及前端硬件的兼容性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在不同的單通道硬件設(shè)計(jì)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(hào),并捕獲到GPS/BDS可見(jiàn)衛(wèi)星信息。 

【文章來(lái)源】：電訊技術(shù). 2020年01期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

GPS/BDS雙通道射頻前端設(shè)計(jì)

圖1中的設(shè)計(jì)不僅需要大面積的前端設(shè)計(jì)，功分器也會(huì)對(duì)信號(hào)帶來(lái)?yè)p耗同時(shí)會(huì)引進(jìn)新的噪聲。為了降低射頻前端設(shè)計(jì)的復(fù)雜度并保證信號(hào)功率，本文提出利用單通道的射頻前端設(shè)計(jì)來(lái)處理雙頻信號(hào)，在Matlab環(huán)境下先對(duì)其進(jìn)行變頻處理，根據(jù)射頻信號(hào)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(hào)進(jìn)行下變頻處理，從而去除頻偏，得到GPS和BDS捕獲信號(hào)后進(jìn)行捕獲運(yùn)算。加入變頻處理后的單通道射頻前端設(shè)計(jì)如圖2所示。相比于圖1，圖2在前端設(shè)計(jì)極為簡(jiǎn)單，只需要建立單個(gè)通道對(duì)雙頻信號(hào)進(jìn)行處理得到中頻數(shù)字信號(hào)，再在Matlab中進(jìn)行變頻處理即可得到GPS和BDS捕獲信號(hào)。該設(shè)計(jì)極大地上減少了前端硬件設(shè)計(jì)的成本與復(fù)雜度，同時(shí)也避免了信號(hào)的損耗與新噪聲的產(chǎn)生。

捕獲是GPS和BDS軟件接收機(jī)中對(duì)信號(hào)處理的第一步，通過(guò)計(jì)算信號(hào)的載波頻率和碼相位來(lái)判定衛(wèi)星是否可見(jiàn)。因?yàn)轭l率和碼相位是實(shí)時(shí)變化的，所以捕獲結(jié)果對(duì)之后的跟蹤環(huán)路初始化以及解調(diào)定位至關(guān)重要[7]。有兩種捕獲方法較為常見(jiàn)，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(shí)域上對(duì)碼相位以及載波頻率分別進(jìn)行搜索，捕獲效率比較低，但硬件設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。并行搜索捕獲相比于串行搜索捕獲減少了信號(hào)捕獲的計(jì)算量，效率提高了幾十倍甚至上千倍，此方法通過(guò)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(hào)變換到頻域上，實(shí)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(duì)硬件要求較高，但是現(xiàn)如今相關(guān)電路設(shè)計(jì)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(jìn)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(jī)序列的生成兩部分，本地載波是用來(lái)對(duì)捕獲信號(hào)進(jìn)行下變頻處理，移除信號(hào)中的載波;本地偽隨機(jī)碼則是與信號(hào)做相關(guān)，找出時(shí)延和數(shù)據(jù)塊起始時(shí)間[9]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2937326