一種采用多普勒頻移速度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字壓控振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(后簡(jiǎn)稱GNSS)信號(hào)跟蹤環(huán)路中使用的數(shù)字壓控振蕩器。該數(shù)字壓控振蕩器利用一個(gè)額外的相位遞增寄存器，對(duì)輸入信號(hào)載波相位中的多普勒頻移速度進(jìn)行補(bǔ)償，能解決高動(dòng)態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景下和長(zhǎng)時(shí)間相干積分時(shí)間情況下的載波多普勒頻率色散問題。
【專利說明】一種采用多普勒頻移速度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字壓控振蕩器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子行業(yè)數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種采用多普勒頻移速度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字壓控振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System,簡(jiǎn)稱 GNSS)信號(hào)跟蹤技術(shù)多采用鎖相環(huán)(Phase Locked Loop,簡(jiǎn)稱PLL)和鎖頻環(huán)(Frequency LockedLoop，簡(jiǎn)稱FLL)技術(shù)。由于衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過距離衰減、大氣延遲、信號(hào)遮擋和多徑效應(yīng)等因素后到達(dá)接收機(jī)天線時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度已經(jīng)極度微弱，所以為了得到足夠的信號(hào)增益，根據(jù)GNSS信號(hào)碼分多址的信號(hào)特點(diǎn)，高靈敏度接收機(jī)一般采用延長(zhǎng)積分時(shí)間的方法以獲取足夠高的處理增益。
[0003]以目前世界上最為成熟的GNSS系統(tǒng)，即美國(guó)的GPS為例，其民用碼信號(hào)的偽隨機(jī)碼周期為I毫秒，偽隨機(jī)碼碼片時(shí)間長(zhǎng)度為1/1023毫秒，所以在一個(gè)偽隨機(jī)碼周期內(nèi)的相干積分能提供
[0004]G=IOlog ~~ ?30.1iffi

Ll/1023」
[0005]的處理增益。
[0006]在實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)中，一般用輸入信號(hào)的載噪比(CNO)作為信號(hào)強(qiáng)弱的指標(biāo)，該指標(biāo)表現(xiàn)了信號(hào)功率和噪聲功率密度的比值，考慮到GPS信號(hào)的信號(hào)帶寬B，則其射頻信號(hào)信噪比可以表示為
[0007]SNef = CNO-1Olog(B)
[0008]對(duì)于GPS 信號(hào)來說，B = 2.046MHz。
[0009]在經(jīng)過了相干積分之后，得到的基帶信號(hào)信噪比可以表示為
[0010]SNeaseband = SNef+G = CNO-1Olog (B)+30.1dB
[0011]下表給出了幾種不同輸入信號(hào)強(qiáng)度情況下的基帶信噪比的情況。
[0012]表1:對(duì)不同CNO信號(hào)進(jìn)行I毫秒相干積分后的基帶信噪比
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號(hào)多普勒頻移速度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臄?shù)字壓控振蕩器，該數(shù)字壓控振蕩器包括相位步進(jìn)寄存器，相位遞增寄存器，相位累加寄存器，正弦和余弦查找表，基于最小二乘法的多普勒頻移速度估計(jì)器，和相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)和控制邏輯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字壓控振蕩器，其特征在于由基于最小二乘法的多普勒頻移速度估計(jì)器對(duì)正在跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行分析，得到其載波多普勒頻移的速度，然后用來設(shè)置相位遞增寄存器，相位步進(jìn)寄存器在每一個(gè)更新時(shí)鐘對(duì)相位遞增寄存器的值進(jìn)行累力口，然后相位累加器在每一個(gè)更新時(shí)鐘對(duì)相位步進(jìn)寄存器的值進(jìn)行累加，最終輸出的同相和正交信號(hào)由正弦余弦查找表依據(jù)相位累加器的相位值進(jìn)行索引得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于最小二乘算法的多普勒頻移速度估計(jì)器，其特征在于通過最小二乘算法對(duì)正處于跟蹤狀態(tài)的衛(wèi)星信號(hào)的載波多普勒頻移量進(jìn)行分析，對(duì)于一定歷史時(shí)間長(zhǎng)度之內(nèi)的載波頻率運(yùn)用LSQ算法得到載波多普勒頻移的一階變化率，歷史時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)該由用戶根據(jù)衛(wèi)星動(dòng)態(tài)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位遞增寄存器，其特征在于為相位步進(jìn)寄存器提供載波相位的加加速度，即載波相位的二階導(dǎo)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位步進(jìn)寄存器，其特征在于，每一個(gè)更新時(shí)鐘對(duì)相位遞增寄存器的值進(jìn)行累加，作為每個(gè)更新時(shí)鐘相位累加器的遞增量，當(dāng)相位遞增寄存器的值不為O時(shí)，相位步進(jìn)寄存器的值動(dòng)態(tài)體現(xiàn)了輸入信號(hào)中的載波相位變化率。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位累加寄存器，其特征在于在每一個(gè)更新時(shí)鐘對(duì)相位步進(jìn)寄存器的值進(jìn)行累加。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正弦和余弦查找表，其特征在于預(yù)先由一定的相位分辨率對(duì)一個(gè)完整周期內(nèi)的正弦和余弦信號(hào)進(jìn)行采樣量化，表的索引值為一個(gè)周期內(nèi)的載波相位值，在每一個(gè)輸出時(shí)鐘根據(jù)相位累加寄存器中的載波相位值輸出該相位值對(duì)應(yīng)的正弦值和余弦值，分別對(duì)應(yīng)同相輸出和正交輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)鐘信號(hào)，其特征在于該信號(hào)來自于GNSS中頻信號(hào)的中頻采樣時(shí)鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制邏輯，其特征在于負(fù)責(zé)相位步進(jìn)寄存器，相位遞增寄存器，相位累加寄存器等等的初始化、時(shí)鐘更新和異常值檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01S19/29GK103698782SQ201310398446
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】何炎 申請(qǐng)人:北京捷星廣達(dá)科技有限責(zé)任公司