● 摘要
在高动态环境下接收机多普勒频移及其变化率很大,使得跟踪环路的动态性能和跟踪精度互相矛盾。本文针对这一问题,对高动态接收机中的跟踪技术进行研究,包括载波跟踪、伪码跟踪方案的仿真、设计实现及验证。伪码跟踪环路研究以非相干延迟锁定环(DLL)作为重点,利用MATLAB对非相干DLL进行了建模并在不同信噪比条件下仿真分析了鉴别器算法、环路带宽、积分时间等对其跟踪精度的影响。依据仿真结果,设计了二阶非相干DLL码跟踪环,并引入载波环辅助以消除码环的大部分动态误差。仿真及测试结果表明,该方案实现了高动态环境下的码环跟踪。载波跟踪环路研究以FLL辅助PLL载波跟踪环作为重点,利用MATLAB对FLL和PLL进行建模,并仿真分析了不同信噪比条件下环路带宽、跟踪频率等对跟踪环路动态性能和跟踪精度的影响。依据仿真结果,设计了二阶FLL辅助三阶PLL的载波跟踪方案,当多普勒频移及其变化率较大时工作在FLL模式,环路收敛至PLL鉴相范围内后启动PLL模式,频率判决由叉积鉴频器实现。仿真及测试结果表明,该方案兼顾了跟踪的动态性能和精度,有效克服了高动态引起的多普勒效应。依据仿真结果,本论文设计了二阶FLL辅助三阶PLL的载波跟踪环辅助二阶非相干DLL伪码跟踪环的高动态接收机跟踪方案,并将其在FPGA+DSP硬件平台上实现。利用卫星信号源进行系统测试,结果表明,所设计的跟踪方案可在信噪比较低(载噪比为41dB-Hz)的情况下准确、快速地跟踪到高动态卫星信号,动态范围可达20g加速度、2g/s加加速度,已满足预期的设计指标。
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