一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，擴(kuò)頻接收機(jī)將中頻模擬信號(hào)進(jìn)行ADC采樣，并經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻得到基帶復(fù)信號(hào)r(k)=I(k)+jQ(k)，基帶復(fù)信號(hào)同時(shí)輸出至偽碼捕獲單元、載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元和偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元；載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元根據(jù)捕獲的多普勒頻率與偽碼相位信息，對(duì)載波頻率與偽碼相位進(jìn)行跟蹤；偽碼時(shí)延測(cè)量脈沖將多普勒頻率與偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元，將偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元；偽碼時(shí)延計(jì)算單元利用開(kāi)環(huán)估計(jì)結(jié)果修正偽碼時(shí)延的閉環(huán)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量。采用本方法，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量。
【專利說(shuō)明】一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及擴(kuò)頻體制時(shí)差定位【技術(shù)領(lǐng)域】，確切地說(shuō)涉及一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]時(shí)差定位又稱雙曲線定位，是一種無(wú)源定位技術(shù)。它利用目標(biāo)信號(hào)到達(dá)多個(gè)接收站的時(shí)間差，根據(jù)雙曲面相交原理來(lái)確定目標(biāo)的位置。擴(kuò)頻體制時(shí)差定位系統(tǒng)具有隱蔽性好、定位精度高的特點(diǎn)，獲得了快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用。其關(guān)鍵是對(duì)偽碼時(shí)延進(jìn)行快速精確的測(cè)量。
[0003]作者楊晶超，在期刊名為《國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)》的期刊上發(fā)表了一篇篇名為“基于偽隨機(jī)序列的高精度時(shí)延測(cè)量技術(shù)研究”的期刊文件，其發(fā)表日期為2009年第I期，該文章對(duì)偽隨機(jī)序列進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，然后具體闡述了最常用的一種偽隨機(jī)序列一m序列以及它在時(shí)延測(cè)量中的應(yīng)用。根據(jù)m序列良好的自相關(guān)特性，計(jì)算發(fā)送序列和接收序列之間的相關(guān)函數(shù)，其峰值所在的位置即為時(shí)延值。最后利用MATLAB對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行了仿真，并分情況討論了噪聲干擾和m序列的周期對(duì)時(shí)延測(cè)量的影響。
[0004]在以上述現(xiàn)有技術(shù)為代表的技術(shù)方案中，接收機(jī)對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻二維捕獲，根據(jù)捕獲的多普勒頻率與偽碼相位信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)載波頻率與偽碼相位的跟蹤。載波跟蹤通過(guò)鎖頻環(huán)或鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)，偽碼跟蹤通過(guò)延遲鎖定環(huán)(Delay Locked Loop, DLL)實(shí)現(xiàn)，對(duì)偽碼環(huán)路NCO進(jìn)行采樣即可得到偽碼時(shí)延信息。為對(duì)偽碼時(shí)延進(jìn)行有效測(cè)量，需保證載波環(huán)路與偽碼環(huán)路的穩(wěn)定跟蹤。一方面，高動(dòng)態(tài)低信噪比給擴(kuò)頻信號(hào)的載波跟蹤帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。另一方面，偽碼時(shí)延的測(cè)量精度和速度是一對(duì)相互制約的因素，DLL環(huán)路帶寬越小，偽碼時(shí)延測(cè)量精度越高，DLL環(huán)路穩(wěn)定所需時(shí)間越長(zhǎng)。在某些復(fù)雜的環(huán)境中，擴(kuò)頻信號(hào)的頻繁中斷使偽碼環(huán)路無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)，給偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量帶來(lái)困難。在這種情況下，還沒(méi)有如何快速獲得高精度偽碼時(shí)延的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和不足，提供一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，采用本方法，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，其特征在于:擴(kuò)頻接收機(jī)將中頻模擬信號(hào)進(jìn)行ADC采樣，并經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻得到基帶復(fù)信號(hào)r (k) =I (k) +jQ (k)，基帶復(fù)信號(hào)同時(shí)輸出至偽碼捕獲單元、載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元和偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元；
偽碼捕獲單元采用部分匹配濾波FFT算法，對(duì)基帶復(fù)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻二維搜索，并對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)判決，完成對(duì)偽碼相位和多普勒頻率的粗略估計(jì)，并將偽碼相位和多普勒頻率的粗略估計(jì)值與捕獲標(biāo)志一起輸出給載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元；
載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元根據(jù)捕獲的多普勒頻率與偽碼相位信息，對(duì)載波頻率與偽碼相位進(jìn)行跟蹤；
偽碼時(shí)延測(cè)量脈沖將多普勒頻率與偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元，將偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元；
偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元以閉環(huán)跟蹤結(jié)果為基準(zhǔn)，對(duì)偽碼相位與多普勒頻率進(jìn)行二維并行搜索，實(shí)現(xiàn)偽碼時(shí)延的高精度開(kāi)環(huán)估計(jì)；
偽碼時(shí)延計(jì)算單元利用開(kāi)環(huán)估計(jì)結(jié)果修正偽碼時(shí)延的閉環(huán)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量。
[0007]所述的載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元包括載波跟蹤環(huán)路和偽碼跟蹤環(huán)路。
[0008]所述的載波跟蹤環(huán)路包括載波NC0、復(fù)數(shù)下變頻模塊、積分清零模塊、載波鑒頻器以及二階鎖頻環(huán)濾波器；其中:載波NCO生成本地同相載波cos信號(hào)與正交載波sin信號(hào)，組成復(fù)載波信號(hào)exp(-jWdk) (wd為載波多普勒頻率)；復(fù)數(shù)下變頻模塊對(duì)基帶復(fù)信號(hào)與復(fù)載波信號(hào)做復(fù)數(shù)乘法，去除基帶復(fù)信號(hào)的殘留載波多普勒，得到零中頻基帶復(fù)信號(hào)6(10=^10+JQ1GO ;其同相支路數(shù)據(jù)I1GO、正交支路數(shù)據(jù)Q1GO分別與碼nco生成的本地對(duì)齊偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)IP(k)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Qp(k)，送至載波鑒頻器模塊；載波鑒頻器模塊采用基于數(shù)據(jù)交疊的FFT鑒頻算法，得到頻率誤差信息；經(jīng)二階鎖頻環(huán)濾波器，輸出多普勒頻率信息，用于控制載波NCO的多普勒頻率。
[0009]所述的偽碼跟蹤環(huán)路包括碼NC0、積分清零模塊、碼相位鑒別器以及二階碼環(huán)濾波器；其中:碼NCO生成本地對(duì)齊、超前以及滯后偽碼；同相支路數(shù)據(jù)I1 (k)、正交支路數(shù)據(jù)Q1 (k)分別與碼NCO生成的本地超前偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Ie(k)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Qe(k);同相支路數(shù)據(jù)IJk)、正交支路數(shù)據(jù)Q1GO分別與碼NCO生成的本地滯后偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)IJk)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)QJk);超前與滯后積分?jǐn)?shù)據(jù)送至碼相位鑒別器模塊，采用幅度歸一化碼相位鑒別算法，得到碼相位誤差信息；經(jīng)二階碼環(huán)濾波器，輸出偽碼速率信息，用于控制碼NCO的偽碼速率。
[0010]載波鑒頻器模塊采用基于數(shù)據(jù)交疊的FFT鑒頻算法，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:對(duì)基帶復(fù)信號(hào)rP (k) =Ip (k) +JQp (k)送入緩存器，根據(jù)載波環(huán)路更新脈沖，對(duì)緩存數(shù)據(jù)做FFT運(yùn)算，搜索頻譜的幅度最大值，其位置索引對(duì)應(yīng)的頻率即為鑒頻器輸出的頻率誤差信息。相鄰兩次FFT之間存在數(shù)據(jù)交疊，這樣既增大了環(huán)路更新頻率，又增強(qiáng)了 FFT鑒頻的信噪比，有利于提高高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)的載波同步性能。
[0011]所述的偽碼時(shí)延測(cè)量脈沖對(duì)載波NCO與碼NCO進(jìn)行采樣，將多普勒頻率與偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元，將偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元。
[0012]偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元包括載波NC0、復(fù)數(shù)下變頻模塊、碼NC0、積分清零模塊、時(shí)頻二維搜索檢測(cè)模塊，其中:載波NCO根據(jù)閉環(huán)跟蹤單元輸出的多普勒頻率產(chǎn)生復(fù)載波信號(hào)，對(duì)基帶復(fù)信號(hào)進(jìn)行復(fù)數(shù)下變頻，得到零中頻基帶復(fù)信號(hào)r2 (k) =I2 (k) +JQ2 (k);碼NCO根據(jù)閉環(huán)跟蹤單元輸出的偽碼相位信息生成多路本地偽碼PNmOn為整數(shù))，其中PNtl與閉環(huán)跟蹤偽碼對(duì)齊，PNffl比PNm+1超前Λ碼片(Λ為碼片搜索間隔);基帶復(fù)信號(hào)r2 (k)分別與多路本地偽碼PNm進(jìn)行相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到積分?jǐn)?shù)據(jù)Xm (k)，送入RAM進(jìn)行緩存；時(shí)頻二維搜索檢測(cè)模塊從RAM中讀取緩存的積分?jǐn)?shù)據(jù)xm (k)做FFT運(yùn)算，并進(jìn)行時(shí)頻二維搜索，對(duì)FFT運(yùn)算結(jié)果幅度最大值進(jìn)行檢測(cè)判決，得到偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)結(jié)果，將其輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果如下:
一、本發(fā)明創(chuàng)造性的將閉環(huán)跟蹤與開(kāi)環(huán)估計(jì)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，通過(guò)高精度的開(kāi)環(huán)估計(jì)去修正偽碼時(shí)延的閉環(huán)跟蹤誤差，與現(xiàn)有技術(shù)相比，克服了偽碼環(huán)路穩(wěn)定前無(wú)法保證測(cè)量精度的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境下偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量。
[0014]二、本發(fā)明中，采用基于數(shù)據(jù)交疊FFT鑒頻的鎖頻環(huán)實(shí)現(xiàn)載波跟蹤，既增大了環(huán)路更新頻率，又增強(qiáng)了 FFT鑒頻的信噪比，提高了高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)的載波同步性能。
[0015]三、本發(fā)明中，采用基于FFT的最大似然開(kāi)環(huán)估計(jì)技術(shù)，以閉環(huán)跟蹤結(jié)果為基準(zhǔn)，在局部范圍內(nèi)對(duì)偽碼相位與多普勒頻率進(jìn)行二維并行搜索，實(shí)現(xiàn)了偽碼時(shí)延的高精度開(kāi)環(huán)估計(jì)。而且算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其中:
圖1為本發(fā)明擴(kuò)頻接收機(jī)總體實(shí)現(xiàn)框圖；
圖2為本發(fā)明載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元實(shí)現(xiàn)框圖；
圖3為本發(fā)明偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元實(shí)現(xiàn)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明提出了一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量。具體實(shí)現(xiàn)方案如下:
擴(kuò)頻接收機(jī)總體實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。擴(kuò)頻接收機(jī)將中頻模擬信號(hào)進(jìn)行ADC采樣，并經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻得到基帶復(fù)信號(hào)r (k) =I (k) +jQ (k)?；鶐?fù)信號(hào)同時(shí)輸出至偽碼捕獲單元、載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元以及偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元。
[0018]偽碼捕獲單元采用部分匹配濾波FFT算法，對(duì)基帶復(fù)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻二維搜索，并對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)判決，完成對(duì)偽碼相位和多普勒頻率的粗略估計(jì)，并將其與捕獲標(biāo)志一起輸出給載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元。
[0019]載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示。載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元根據(jù)捕獲的多普勒頻率與偽碼相位信息，對(duì)載波頻率與偽碼相位進(jìn)行跟蹤。載波跟蹤環(huán)路包括載波NC0、復(fù)數(shù)下變頻模塊、積分清零模塊、載波鑒頻器以及二階鎖頻環(huán)濾波器。載波NCO生成本地同相載波COS信號(hào)與正交載波sin信號(hào),組成復(fù)載波信號(hào)exp(_jwdk) (wd為載波多普勒頻率)；復(fù)數(shù)下變頻模塊對(duì)基帶復(fù)信號(hào)與復(fù)載波信號(hào)做復(fù)數(shù)乘法，去除基帶復(fù)信號(hào)的殘留載波多普勒，得到零中頻基帶復(fù)信號(hào)A GO=I1GO+JQ1GO ;其同相支路數(shù)據(jù)IJk)、正交支路數(shù)據(jù)Q1 (k)分別與碼NCO生成的本地對(duì)齊偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Ip (k)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Qp (k)，送至載波鑒頻器模塊；載波鑒頻器模塊采用基于數(shù)據(jù)交疊的FFT鑒頻算法，得到頻率誤差信息；經(jīng)二階鎖頻環(huán)濾波器，輸出多普勒頻率信息，用于控制載波NCO的多普勒頻率。偽碼跟蹤環(huán)路包括碼NC0、積分清零模塊、碼相位鑒別器以及二階碼環(huán)濾波器。碼NCO生成本地對(duì)齊、超前以及滯后偽碼；同相支路數(shù)據(jù)I1GchE交支路數(shù)據(jù)Q1 (k)分別與碼NCO生成的本地超前偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)IE(k)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Qe(k);同相支路數(shù)據(jù)I1GO、正交支路數(shù)據(jù)Q1GO分別與碼NCO生成的本地滯后偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)IJk)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)QJk);超前與滯后積分?jǐn)?shù)據(jù)送至碼相位鑒別器模塊，采用幅度歸一化碼相位鑒別算法，得到碼相位誤差信息；經(jīng)二階碼環(huán)濾波器，輸出偽碼速率信息，用于控制碼NCO的偽碼速率。偽碼時(shí)延測(cè)量脈沖對(duì)載波NCO與碼NCO進(jìn)行采樣，將多普勒頻率與偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元，將偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元。
[0020]載波鑒頻器模塊采用基于數(shù)據(jù)交疊的FFT鑒頻算法，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:對(duì)基帶復(fù)信號(hào)rP (k) =Ip (k) +JQp (k)送入緩存器，根據(jù)載波環(huán)路更新脈沖，對(duì)緩存數(shù)據(jù)做FFT運(yùn)算，搜索頻譜的幅度最大值，其位置索引對(duì)應(yīng)的頻率即為鑒頻器輸出的頻率誤差信息。相鄰兩次FFT之間存在數(shù)據(jù)交疊，這樣既增大了環(huán)路更新頻率，又增強(qiáng)了 FFT鑒頻的信噪比，有利于提高高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)的載波同步性能。
[0021]偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元實(shí)現(xiàn)框圖如圖3所示。偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元以閉環(huán)跟蹤結(jié)果為基準(zhǔn)，在局部范圍內(nèi)對(duì)偽碼相位與多普勒頻率進(jìn)行二維并行搜索，實(shí)現(xiàn)偽碼時(shí)延的高精度開(kāi)環(huán)估計(jì)。包括載波NC0、復(fù)數(shù)下變頻模塊、碼NC0、積分清零模塊、時(shí)頻二維搜索檢測(cè)模塊。載波NCO根據(jù)閉環(huán)跟蹤單元輸出的多普勒頻率產(chǎn)生復(fù)載波信號(hào)，對(duì)基帶復(fù)信號(hào)進(jìn)行復(fù)數(shù)下變頻，得到零中頻基帶復(fù)信號(hào)r2 (k) =I2 (k) +JQ2 (k) ?’碼NCO根據(jù)閉環(huán)跟蹤單元輸出的偽碼相位信息生成多路本地偽碼PNmOn為整數(shù))，其中PNtl與閉環(huán)跟蹤偽碼對(duì)齊，PNffl比PNm+1超前Λ碼片(Λ為碼片搜索間隔)；基帶復(fù)信號(hào)r2(k)分別與多路本地偽碼PNm進(jìn)行相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到積分?jǐn)?shù)據(jù)xm(k)，送入RAM進(jìn)行緩存；時(shí)頻二維搜索檢測(cè)模塊從RAM中讀取緩存的積分?jǐn)?shù)據(jù)Xm (k)做FFT運(yùn)算，并進(jìn)行時(shí)頻二維搜索，對(duì)其幅度最大值進(jìn)行檢測(cè)判決，則可得偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)結(jié)果，將其輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元。
[0022]偽碼時(shí)延計(jì)算單元利用高精度的開(kāi)環(huán)估計(jì)結(jié)果修正偽碼時(shí)延的閉環(huán)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量。
[0023]基帶復(fù)信號(hào)r(k)=I(k)+jQ(k)，其中I(k)為同相支路，Q(k)為正交支路，j為純虛數(shù)。rjk)為載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元中r(k)經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)下變頻后的零中頻基帶復(fù)信號(hào)。rP(k) Sr1GO與本地對(duì)齊偽碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)后的基帶復(fù)信號(hào)。r2(k)為偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元中Hk)經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)下變頻后的零中頻基帶復(fù)信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，其特征在于:擴(kuò)頻接收機(jī)將中頻模擬信號(hào)進(jìn)行ADC采樣，并經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻得到基帶復(fù)信號(hào)r (k) =I (k) +jQ (k)，基帶復(fù)信號(hào)r(k)=I(k)+jQ(k)，其中I(k)為同相支路，Q(k)為正交支路，j為純虛數(shù)，基帶復(fù)信號(hào)同時(shí)輸出至偽碼捕獲單元、載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元和偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元； 偽碼捕獲單元采用部分匹配濾波FFT算法，對(duì)基帶復(fù)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻二維搜索，并對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)判決，完成對(duì)偽碼相位和多普勒頻率的粗略估計(jì)，并將偽碼相位和多普勒頻率的粗略估計(jì)值與捕獲標(biāo)志一起輸出給載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元； 載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元根據(jù)捕獲的多普勒頻率與偽碼相位信息，對(duì)載波頻率與偽碼相位進(jìn)行跟蹤； 偽碼時(shí)延測(cè)量脈沖將多普勒頻率與偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元，將偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元； 偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元以閉環(huán)跟蹤結(jié)果為基準(zhǔn)，對(duì)偽碼相位與多普勒頻率進(jìn)行二維并行搜索，實(shí)現(xiàn)偽碼時(shí)延的高精度開(kāi)環(huán)估計(jì)； 偽碼時(shí)延計(jì)算單元利用開(kāi)環(huán)估計(jì)結(jié)果修正偽碼時(shí)延的閉環(huán)跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)偽碼時(shí)延的快速高精度測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，其特征在于:所述的載波與偽碼閉環(huán)跟蹤單元包括載波跟蹤環(huán)路和偽碼跟蹤環(huán)路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，其特征在于:所述的載波跟蹤環(huán)路包括載波NCO、復(fù)數(shù)下變頻模塊、積分清零模塊、載波鑒頻器以及二階鎖頻環(huán)濾波器；其中:載波NCO生成本地同相載波cos信號(hào)與正交載波sin信號(hào)，組成復(fù)載波信號(hào)exp(-jWdk) (wd為載波多普勒頻率)；復(fù)數(shù)下變頻模塊對(duì)基帶復(fù)信號(hào)與復(fù)載波信號(hào)做復(fù)數(shù)乘法，去除基帶復(fù)信號(hào)的殘留載波多普勒，得到零中頻基帶復(fù)信號(hào)Γι (k) =I1 (k) +JQ1 (k)，其同相支路數(shù)據(jù)I1 (k)、正交支路數(shù)據(jù)Q1 (k)分別與碼NCO生成的本地對(duì)齊偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)IP(k)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Qp(k)，送至載波鑒頻器模塊；載波鑒頻器模塊采用基于數(shù)據(jù)交疊的FFT鑒頻算法，得到頻率誤差信息；經(jīng)二階鎖頻環(huán)濾波器，輸出多普勒頻率信息，用于控制載波NCO的多普勒頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，其特征在于:所述的偽碼跟蹤環(huán)路包括碼NC0、積分清零模塊、碼相位鑒別器以及二階碼環(huán)濾波器；其中:碼NCO生成本地對(duì)齊、超前以及滯后偽碼；同相支路數(shù)據(jù)I1GO、正交支路數(shù)據(jù)Q1GO分別與碼NCO生成的本地超前偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)IE(k)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Qe(k);同相支路數(shù)據(jù)I1GO、正交支路數(shù)據(jù)Q1GO分別與碼NCO生成的本地滯后偽碼相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到同相支路積分?jǐn)?shù)據(jù)IJk)以及正交支路積分?jǐn)?shù)據(jù)Ql(k);超前與滯后積分?jǐn)?shù)據(jù)送至碼相位鑒別器模塊，采用幅度歸一化碼相位鑒別算法，得到碼相位誤差信息；經(jīng)二階碼環(huán)濾波器，輸出偽碼速率信息，用于控制碼NCO的偽碼速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，其特征在于:載波鑒頻器模塊采用基于數(shù)據(jù)交疊的FFT鑒頻算法，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:對(duì)基帶復(fù)信號(hào)rP (k) =Ip (k) +JQp (k)送入緩存器，根據(jù)載波環(huán)路更新脈沖，對(duì)緩存數(shù)據(jù)做FFT運(yùn)算，搜索頻譜的幅度最大值，其位置索引對(duì)應(yīng)的頻率即為鑒頻器輸出的頻率誤差信息；相鄰兩次FFT之間存在數(shù)據(jù)交疊，這樣既增大了環(huán)路更新頻率，又增強(qiáng)了 FFT鑒頻的信噪比，有利于提高高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)的載波同步性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，其特征在于:所述的偽碼時(shí)延測(cè)量脈沖對(duì)載波NCO與碼NCO進(jìn)行采樣，將多普勒頻率與偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元，將偽碼相位信息輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高動(dòng)態(tài)低信噪比擴(kuò)頻信號(hào)偽碼時(shí)延測(cè)量方法，其特征在于:偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)單元包括載波NC0、復(fù)數(shù)下變頻模塊、碼NC0、積分清零模塊、時(shí)頻二維搜索檢測(cè)模塊，其中:載波NCO根據(jù)閉環(huán)跟蹤單元輸出的多普勒頻率產(chǎn)生復(fù)載波信號(hào)，對(duì)基帶復(fù)信號(hào)進(jìn)行復(fù)數(shù)下變頻，得到零中頻基帶復(fù)信號(hào)r2 (k) =I2 (k) +JQ2 (k);碼NCO根據(jù)閉環(huán)跟蹤單元輸出的偽碼相位信息生成多路本地偽碼PNmOn為整數(shù))，其中PNtl與閉環(huán)跟蹤偽碼對(duì)齊，PNffl比PNm+1超前Λ碼片(Λ為碼片搜索間隔);基帶復(fù)信號(hào)r2 (k)分別與多路本地偽碼卩乂進(jìn)行相關(guān)，經(jīng)積分清零模塊，得到積分?jǐn)?shù)據(jù)Xm(k)，送入RAM進(jìn)行緩存；時(shí)頻二維搜索檢測(cè)模塊從RAM中讀取緩存的積分?jǐn)?shù)據(jù)xm (k)做FFT運(yùn)算，并進(jìn)行時(shí)頻二維搜索，對(duì)FFT運(yùn)算結(jié)果幅度最大值進(jìn)行檢測(cè)判決，得到偽碼時(shí)延開(kāi)環(huán)估計(jì)結(jié)果，將其輸出至偽碼時(shí)延計(jì)算單元。
【文檔編號(hào)】G01S5/02GK104407323SQ201410754560
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】賀寓東, 馬國(guó)寧, 王明, 解楠, 季戰(zhàn)領(lǐng) 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所