專(zhuān)利名稱(chēng)：高動(dòng)態(tài)低信躁比雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的聯(lián)合跟蹤系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的聯(lián)合跟蹤系統(tǒng)和方法，特別涉及一種高動(dòng)態(tài)低信噪比下的雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的聯(lián)合跟蹤系統(tǒng)和方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，人們對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的要求也日益增加。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和人們對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的要求，衛(wèi)星導(dǎo)航已經(jīng)在都市遮擋環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境等惡劣環(huán)境下得到了應(yīng)用，低信噪比下的導(dǎo)航定位技術(shù)也有著越來(lái)越重要的發(fā)展。在典型的都市環(huán)境或室內(nèi)環(huán)境下，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)將面臨著高達(dá)20dB的信號(hào)衰減。為了適應(yīng)低信噪比下的信號(hào)檢測(cè)，跟蹤環(huán)路應(yīng)選擇較小帶寬，以降低熱噪聲帶來(lái)的誤差；但是當(dāng)用戶(hù)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其動(dòng)態(tài)較高，為了適應(yīng)高動(dòng)態(tài)的要求，跟蹤環(huán)路帶寬應(yīng)盡量大。因此，低信噪比下的高動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)問(wèn)題是導(dǎo)航信號(hào)體制研究工作中的難點(diǎn)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種高動(dòng)態(tài)低信噪比下的雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的聯(lián)合跟蹤方法以解決在提供良好動(dòng)態(tài)跟蹤能力的同時(shí)適應(yīng)低信噪比環(huán)境的問(wèn)題。( 二 )技術(shù)方案本發(fā)明提供一種高動(dòng)態(tài)低信噪比下雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的跟蹤系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括:第一多普勒剝離模塊、第二多普勒剝離模塊、第一解擴(kuò)模塊、第二解擴(kuò)模塊、第一積分清除模塊、第二積分清除模塊、第一頻率鑒別模塊、第二頻率鑒別模塊、第一鎖頻環(huán)濾波模塊、第二鎖頻環(huán)濾波模塊、第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第一相位鑒別模塊、第二相位鑒別模塊、第一相位旋轉(zhuǎn)模塊、第二相位旋轉(zhuǎn)模塊、第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、相位估計(jì)值求和模塊、相位估計(jì)值求差模塊、和路濾波器、差路濾波器、濾波結(jié)果求和模塊、濾波結(jié)果求差模塊、第一鎖頻環(huán)相位累加模塊、第二鎖頻環(huán)相位累加模塊、第一鎖相環(huán)相位累加模塊、第二鎖相環(huán)相位累加模塊、第一頻率再生模塊、第二頻率再生模塊。所述各模塊間連接方式如下:第一輸入信號(hào)輸入至第一多普勒剝離模塊，第二輸入信號(hào)輸入至第二多普勒剝離模塊；第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第一多普勒剝離模塊和第一鎖頻環(huán)相位累加模塊，第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第二多普勒剝離模塊和第二鎖頻環(huán)相位累加模塊；第一多普勒剝離模塊的輸出輸入至第一解擴(kuò)模塊，第二多普勒剝離模塊的輸出輸入至第二解擴(kuò)模塊；第一解擴(kuò)模塊的輸出輸入至第一積分清除模塊，第二解擴(kuò)模塊的輸出輸入至第二積分清除模塊；第一積分清除模塊的輸出輸入至第一頻率鑒別模塊和第一相位旋轉(zhuǎn)模塊，第二積分清除模塊的輸出輸入至第二頻率鑒別模塊和第二相位旋轉(zhuǎn)模塊；第一相位旋轉(zhuǎn)模塊的輸出輸入至第一相位鑒別模塊，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊的輸出輸入至第二相位鑒別模塊；第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第一相位旋轉(zhuǎn)模塊和第一鎖相環(huán)相位累加模塊，第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第二相位旋轉(zhuǎn)模塊和第二鎖相環(huán)相位累加模塊；第一相位鑒別模塊的輸出輸入至相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊，第二相位鑒別模塊的輸出輸入至相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊；相位估計(jì)值求和模塊的輸出輸入至和路濾波器，相位估計(jì)值求差模塊的輸出輸入至差路濾波器；和路濾波器的輸出輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊，差路濾波器的輸出輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊；濾波結(jié)果求和模塊的輸出輸入至第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，濾波結(jié)果求差模塊的輸出輸入至第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊；第一頻率鑒別模塊的輸出輸入至第一鎖頻環(huán)濾波模塊，第二頻率鑒別模塊的輸出輸入至第二鎖頻環(huán)濾波模塊；第一鎖頻環(huán)濾波模塊的輸出輸入至第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，第二鎖頻環(huán)濾波模塊的輸出輸入至第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊；第一鎖頻環(huán)相位累加模塊和第一鎖相環(huán)相位累加模塊的輸出均輸入至第一頻率再生模塊，第二鎖頻環(huán)相位累加模塊和第二鎖相環(huán)相位累加模塊的輸出均輸入至第二頻率再生模塊。(三)有益效果本發(fā)明所提出的雙頻信號(hào)聯(lián)合跟蹤技術(shù)，采用雙頻正交分解的方式完成對(duì)輸入雙頻信號(hào)的聯(lián)合跟蹤，分別對(duì)輸入雙頻信號(hào)的和支路和差支路進(jìn)行濾波，有效降低了差支路的動(dòng)態(tài)，且同時(shí)提高了和支路和差支路的信噪比，能有效適應(yīng)于低信噪比下的導(dǎo)航信號(hào)跟蹤，顯著提高了高動(dòng)態(tài)低信噪比下的信號(hào)跟蹤精度。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在低信噪比高動(dòng)態(tài)下的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的雙頻聯(lián)合跟蹤系統(tǒng)的模塊連接圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提出一種雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的聯(lián)合跟蹤系統(tǒng)及其跟蹤方法，所謂雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)是指來(lái)自同一衛(wèi)星的雙頻導(dǎo)航信號(hào)。本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)的輸入信號(hào)包括雙頻導(dǎo)航信號(hào)，其分別兩個(gè)來(lái)自同一衛(wèi)星的不同頻率的發(fā)射信號(hào)，該系統(tǒng)的輸出是頻率跟蹤結(jié)果，其能夠提供低信噪比下的較高精度頻率跟蹤結(jié)果。所述跟蹤系統(tǒng)主要對(duì)來(lái)自同一衛(wèi)星的不同頻率信號(hào)的載波相位鑒別結(jié)果進(jìn)行了求差和求和運(yùn)算，再分別對(duì)求差結(jié)果和求和結(jié)果進(jìn)行濾波，降低噪聲，再根據(jù)濾波結(jié)果求得雙頻信號(hào)的頻率字。圖1所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高動(dòng)態(tài)低信噪比下導(dǎo)航信號(hào)的跟蹤系統(tǒng)的模塊連接圖。如圖所示，所述實(shí)施例的系統(tǒng)包括:第一多普勒剝離模塊、第二多普勒剝離模塊、第一解擴(kuò)模塊、第二解擴(kuò)模塊、第一積分清除模塊、第二積分清除模塊、第一頻率鑒別模塊、第二頻率鑒別模塊、第一鎖頻環(huán)濾波模塊、第二鎖頻環(huán)濾波模塊、第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第一相位鑒別模塊、第二相位鑒別模塊、第一相位旋轉(zhuǎn)模塊、第二相位旋轉(zhuǎn)模塊、第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、相位估計(jì)值求和模塊、相位估計(jì)值求差模塊、和路濾波器、差路濾波器、濾波結(jié)果求和模塊、濾波結(jié)果求差模塊、第一鎖頻環(huán)相位累加模塊、第二鎖頻環(huán)相位累加模塊、第一鎖相環(huán)相位累加模塊、第二鎖相環(huán)相位累加模塊、第一頻率再生模塊、第二頻率再生模塊；所述第一、第二多普勒剝離模塊用于接收輸入信號(hào)，輸出中頻和多普勒剝離之后的基帶信號(hào)；所述第一、第二解擴(kuò)模塊用于接收多普勒剝離之后的基帶信號(hào)，輸出偽碼剝離之后的基帶信號(hào)；所述第一、第二積分清除模塊用于接收載波和偽碼剝離之后的基帶信號(hào)，進(jìn)行偽碼周期內(nèi)的相干累加；所述第一、第二頻率鑒別模塊用于對(duì)相干累加后的基帶信號(hào)進(jìn)行頻率鑒別，輸出頻率鑒別結(jié)果；所述第一、第二鎖頻環(huán)濾波模塊用于對(duì)頻率鑒別后的結(jié)果進(jìn)行濾波，輸出濾除噪聲之后的頻率鑒別結(jié)果；所述第一、第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊接收鎖頻環(huán)的頻率字修正結(jié)果，控制鎖頻環(huán)的載波頻率；所述第一、第二相位鑒別模塊用于對(duì)相位旋轉(zhuǎn)后的基帶信號(hào)進(jìn)行相位鑒別，輸出相位鑒別結(jié)果；所述第一、第二相位旋轉(zhuǎn)模塊用于對(duì)相干累加后的基帶信號(hào)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，輸出待鑒別相位的基帶信號(hào)；所述第一、第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊用于接收鎖相環(huán)的頻率字修正結(jié)果，控制鎖相環(huán)的相位；所述相位估計(jì)值求和模塊用于將第一、第二鎖相環(huán)的濾波后相位鑒別結(jié)果相加；所述相位估計(jì)值求差模塊用于將第一、第二鎖相環(huán)的濾波后相位鑒別結(jié)果相減；所述和路濾波器用于對(duì)相加后的相位鑒別結(jié)果濾波，輸出濾除噪聲后的相位鑒別結(jié)果和值；所述差路濾波器用于對(duì)相減后的相位鑒別結(jié)果濾波，輸出濾除噪聲后的相位鑒別結(jié)果差值；所述濾波結(jié)果求和模塊用于對(duì)差路濾波器和和路濾波器的結(jié)果相加再除以2，得到第一鎖相環(huán)的相位誤差值；所述濾波結(jié)果求差模塊用于對(duì)和路濾波器和差路濾波器的結(jié)果相減再除以2，得到第二鎖相環(huán)的相位誤差值；所述第一、第二鎖頻環(huán)相位累加模塊用于對(duì)鎖頻環(huán)相位鑒別結(jié)果進(jìn)行累加，得到相應(yīng)的控制字；所述第一、第二鎖相環(huán)相位累加模塊用于對(duì)鎖相環(huán)相位鑒別結(jié)果進(jìn)行累加，得到相應(yīng)的控制字；所述第一、第二頻率再生模塊用于生成本地的載波頻率。根據(jù)本發(fā)明，上述各模塊間連接方式如下:第一輸入信號(hào)輸入至第一多普勒剝離模塊，第二輸入信號(hào)輸入至第二多普勒剝離模塊；
第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第一多普勒剝離模塊和第一鎖頻環(huán)相位累加模塊，第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第二多普勒剝離模塊和第二鎖頻環(huán)相位累加模塊；第一多普勒剝離模塊的輸出輸入至第一解擴(kuò)模塊，第二多普勒剝離模塊的輸出輸入至第二解擴(kuò)模塊；第一解擴(kuò)模塊的輸出輸入至第一積分清除模塊，第二解擴(kuò)模塊的輸出輸入至第二積分清除模塊；第一積分清除模塊的輸出輸入至第一頻率鑒別模塊和第一相位旋轉(zhuǎn)模塊，第二積分清除模塊的輸出輸入至第二頻率鑒別模塊和第二相位旋轉(zhuǎn)模塊；第一相位旋轉(zhuǎn)模塊的輸出輸入至第一相位鑒別模塊，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊的輸出輸入至第二相位鑒別模塊；第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第一相位旋轉(zhuǎn)模塊和第一鎖相環(huán)相位累加模塊，第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第二相位旋轉(zhuǎn)模塊和第二鎖相環(huán)相位累加模塊；第一相位鑒別模塊的輸出輸入至相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊，第二相位鑒別模塊的輸出輸入至相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊；相位估計(jì)值求和模塊的輸出輸入至和路濾波器，相位估計(jì)值求差模塊的輸出輸入至差路濾波器；和路濾波器的輸出輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊，差路濾波器的輸出輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊；濾波結(jié)果求和模塊的輸出輸入至第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，濾波結(jié)果求差模塊的輸出輸入至第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊；第一頻率鑒別模塊的輸出輸入至第一鎖頻環(huán)濾波模塊，第二頻率鑒別模塊的輸出輸入至第二鎖頻環(huán)濾波模塊；第一鎖頻環(huán)濾波模塊的輸出輸入至第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，第二鎖頻環(huán)濾波模塊的輸出輸入至第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊；第一鎖頻環(huán)相位累加模塊和第一鎖相環(huán)相位累加模塊的輸出均輸入至第一頻率再生模塊，第二鎖頻環(huán)相位累加模塊和第二鎖相環(huán)相位累加模塊的輸出均輸入至第二頻率再生模塊。下面來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的導(dǎo)航信號(hào)的跟蹤方法。本發(fā)明的方法的核心步驟為:步驟
(9)和步驟(10)。根據(jù)本發(fā)明的上述系統(tǒng)的實(shí)施例，基于上述系統(tǒng)時(shí)，本發(fā)明的方法包括如下步驟:(I)第一輸入信號(hào)和第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊輸出的本地頻率再生信號(hào)同時(shí)送入第一多普勒剝離模塊，通過(guò)正交下變頻運(yùn)算進(jìn)行頻率剝離，得到第一頻率支路的去載波之后的信號(hào)；其中，第一輸入信號(hào)和第二輸入信號(hào)分別是來(lái)自同一衛(wèi)星的不同頻率的信號(hào);(2)第二輸入信號(hào)和第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊輸出的本地頻率再生信號(hào)同時(shí)送入第二多普勒剝離模塊，通過(guò)正交下變頻運(yùn)算進(jìn)行頻率剝離，得到第二頻率支路的去載波之后的信號(hào)；
(3)第一多普勒剝離模塊輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)第一解擴(kuò)模塊之后送入第一積分清除模塊，第二多普勒剝離模塊輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)第二解擴(kuò)模塊之后送入第二積分清除模塊，第一積分清除模塊和第二積分清除模塊分別對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行降采樣率和低通濾波，再分別對(duì)執(zhí)行了降采樣率和低通濾波處理后的信號(hào)執(zhí)行積分累加運(yùn)算，之后，第一積分清除模塊和第二積分清除模塊同時(shí)將兩路積分清除結(jié)果輸出，其中，第一積分清除模塊輸出的積分清除結(jié)果輸入至第一頻率鑒別模塊和第一相位旋轉(zhuǎn)模塊，第二積分清除模塊輸出的積分清除結(jié)果輸入至第二頻率鑒別模塊和第二相位旋轉(zhuǎn)模塊，之后，同時(shí)接步驟(4)和步驟(7)；(4)第一頻率鑒別模塊接收第一輸入信號(hào)的積分清除結(jié)果后，用所述第一輸入信號(hào)的積分清除結(jié)果進(jìn)行頻率鑒別，得到第一輸入信號(hào)和第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出信號(hào)之間頻率誤差的估計(jì)值；第二頻率鑒別模塊接收第二輸入信號(hào)的積分清除結(jié)果后，用所述第二輸入信號(hào)的積分清除結(jié)果進(jìn)行頻率鑒別，得到第二輸入信號(hào)和第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出信號(hào)之間頻率誤差的估計(jì)值；(5)將第一頻率鑒別模塊的頻率鑒別結(jié)果送入第一鎖頻環(huán)濾波模塊，進(jìn)行濾波后，輸出第一鎖頻環(huán)頻率控制字；將第二頻率鑒別模塊的頻率鑒別結(jié)果送入第二鎖頻環(huán)濾波模塊，進(jìn)行濾波后，輸出第二鎖頻環(huán)頻率控制字；(6)第一鎖頻環(huán)頻率控制字和第二鎖頻環(huán)頻率控制字分別送入第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊和第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊用以調(diào)節(jié)本地再生信號(hào)的頻率，同時(shí)第一鎖頻環(huán)頻率控制字送入第一鎖頻環(huán)相位累加模塊，第二鎖頻環(huán)頻率控制字送入第二鎖頻環(huán)相位累加模塊，接步驟(11);步驟(I) (6)構(gòu)成鎖頻環(huán)，通過(guò)其循環(huán)工作完成對(duì)輸入信號(hào)多普勒頻率的動(dòng)態(tài)跟蹤和修正。(7)第一相位旋轉(zhuǎn)模塊接收從步驟(3)第一積分清除模塊輸出的積分清除結(jié)果，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊接收從步驟(3)第二積分清除模塊輸出的積分清除結(jié)果；同時(shí)，第一相位旋轉(zhuǎn)模塊接收從第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊輸出的相位信號(hào)，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊接收從第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊輸出的相位信號(hào)；第一相位旋轉(zhuǎn)模塊將接收的積分清除結(jié)果和相位信號(hào)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)運(yùn)算，完成對(duì)積分清除結(jié)果的相位剝離并輸出相位剝離信號(hào)，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊將接收的積分清除結(jié)果和相位信號(hào)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)運(yùn)算，完成對(duì)積分清除結(jié)果的相位剝離并輸出相位剝離信號(hào)；(8)第一相位鑒別模塊接收第一相位旋轉(zhuǎn)模塊輸出的信號(hào)并對(duì)該接收的信號(hào)進(jìn)行相位鑒別，得到相位剝離信號(hào)的第一相位估計(jì)值，并輸出；第二相位鑒別模塊接收第二相位旋轉(zhuǎn)模塊輸出的信號(hào)并對(duì)該接收的信號(hào)進(jìn)行相位鑒別，得到相位剝離信號(hào)的第二相位估計(jì)值，并輸出；(9)將第一相位估計(jì)值同時(shí)送入相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊，并將第二相位估計(jì)值同時(shí)送入相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊；再將相位估計(jì)值求和模塊的結(jié)果送入和路濾波器，并將相位估計(jì)值求差模塊的結(jié)果送入差路濾波器，分別進(jìn)行濾波后，和路濾波器輸出和路頻率值，差路濾波器輸出差路頻率值；和路濾波器輸出的和路頻率值同時(shí)輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊，并且差路濾波器輸出的差路頻率值同時(shí)輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊；
(10)濾波結(jié)果求和模塊的輸出送入第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，用以調(diào)節(jié)本地再生信號(hào)的相位，生成第一鎖相環(huán)頻率控制字，同時(shí)將第一鎖相環(huán)頻率控制字送入第一鎖相環(huán)相位累加模塊；濾波結(jié)果求差模塊的輸出送入第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，用以調(diào)節(jié)本地再生信號(hào)的相位，生成第二鎖相環(huán)頻率控制字，同時(shí)第二鎖相環(huán)頻率控制字送入第二鎖相環(huán)相位累加模塊，接步驟(12)；步驟(7) (10)構(gòu)成鎖相環(huán)，通過(guò)其循環(huán)工作完成對(duì)積分清除結(jié)果信號(hào)相位的動(dòng)態(tài)跟蹤和修正。(11)對(duì)于步驟(6)輸出的鎖頻環(huán)頻率控制字，第一鎖頻環(huán)相位累加模塊對(duì)輸入的第一鎖頻環(huán)頻率控制字進(jìn)行相位累積，第二鎖頻環(huán)相位累加模塊對(duì)輸入的第二鎖頻環(huán)頻率控制字進(jìn)行相位累積；鎖頻環(huán)相位累加模塊的位數(shù)要求大于鎖頻環(huán)頻率控制字的位數(shù)，以保證在要求的積累時(shí)間內(nèi)，鎖頻環(huán)相位累加模塊的輸出不會(huì)頻繁溢出；第一鎖頻環(huán)相位累加模塊的鎖頻環(huán)再生載波相位并送入第一頻率再生模塊，第二鎖頻環(huán)相位累加模塊的鎖頻環(huán)再生載波相位并送入第二頻率再生模塊；(12)對(duì)于步驟(10)輸出的鎖相環(huán)頻率控制字，第一鎖相環(huán)相位累加模塊對(duì)輸入的第一鎖相環(huán)頻率控制字進(jìn)行相位累積，第二鎖相環(huán)相位累加模塊對(duì)輸入的第二鎖相環(huán)頻率控制字進(jìn)行相位累積；鎖相環(huán)相位累加模塊的位數(shù)要求大于鎖相環(huán)頻率控制字的位數(shù)，以保證在要求的積累時(shí)間內(nèi)，鎖相環(huán)相位累加模塊的結(jié)果不會(huì)頻繁溢出；第一鎖相環(huán)相位累加模塊的鎖相環(huán)再生載波相位并送入第一頻率再生模塊，第二鎖相環(huán)相位累加模塊的鎖相環(huán)再生載波相位并送入第二頻率再生模塊；(13)第一頻率再生模塊同時(shí)接收步驟(11)中第一鎖頻環(huán)相位累加模塊輸出的鎖頻環(huán)再生載波相位和步驟(12)中第一鎖相環(huán)相位累加模塊輸出的鎖相環(huán)再生載波相位，合并后得到第一輸入信號(hào)的再生相位；第二頻率再生模塊同時(shí)接收步驟(11)中第二鎖頻環(huán)相位累加模塊輸出的鎖頻環(huán)再生載波相位和步驟(12)中第二鎖相環(huán)相位累加模塊輸出的鎖相環(huán)再生載波相位，合并后得到第二輸入信號(hào)的再生相位；(14)第一頻率再生模塊對(duì)所得到的第一輸入信號(hào)的再生相位進(jìn)行差分運(yùn)算得到第一輸入信號(hào)的再生頻率，從而得到第一輸入信號(hào)的多普勒頻率估計(jì)值；第二頻率再生模塊對(duì)所得到的第二輸入信號(hào)的再生相位進(jìn)行差分運(yùn)算得到第二輸入信號(hào)的再生頻率，從而得到第二輸入信號(hào)的多普勒頻率估計(jì)值；從而實(shí)現(xiàn)雙頻聯(lián)合跟蹤。在本發(fā)明中，多普勒剝離模塊、解擴(kuò)模塊、積分清除模塊可以省略或合并，相位旋轉(zhuǎn)模塊可以和相位鑒別模塊合并，鎖頻環(huán)濾波器模塊可以和頻率鑒別模塊合并，鎖頻環(huán)相位累加模塊可以和鎖頻環(huán)NCO合并，鎖相環(huán)相位累加模塊可以和鎖相環(huán)NCO合并。本發(fā)明的低信噪比高動(dòng)態(tài)雙頻聯(lián)合跟蹤方法可由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的聯(lián)合跟蹤系統(tǒng)，用于接收來(lái)自同一衛(wèi)星的兩個(gè)不同頻率的第一輸入信號(hào)和第二輸入信號(hào)，輸出頻率跟蹤結(jié)果，其特征在于，該系統(tǒng)包括:第一多普勒剝離模塊、第二多普勒剝離模塊、第一解擴(kuò)模塊、第二解擴(kuò)模塊、第一積分清除模塊、第二積分清除模塊、第一頻率鑒別模塊、第二頻率鑒別模塊、第一鎖頻環(huán)濾波模塊、第二鎖頻環(huán)濾波模塊、第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第一相位鑒別模塊、第二相位鑒別模塊、第一相位旋轉(zhuǎn)模塊、第二相位旋轉(zhuǎn)模塊、第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、相位估計(jì)值求和模塊、相位估計(jì)值求差模塊、和路濾波器、差路濾波器、濾波結(jié)果求和模塊、濾波結(jié)果求差模塊、第一鎖頻環(huán)相位累加模塊、第二鎖頻環(huán)相位累加模塊、第一鎖相環(huán)相位累加模塊、第二鎖相環(huán)相位累加模塊、第一頻率再生模塊、第二頻率再生模塊； 所述第一、第二多普勒剝離模塊用于接收輸入信號(hào)，輸出中頻和多普勒剝離之后的基帶信號(hào)； 所述第一、第二解擴(kuò)模塊用于接收多普勒剝離之后的基帶信號(hào)，輸出偽碼剝離之后的基帶信號(hào)； 所述第一、第二積分清除模塊用于接收載波和偽碼剝離之后的基帶信號(hào)，進(jìn)行偽碼周期內(nèi)的相干累加； 所述第一、第二頻率鑒別模塊用于對(duì)相干累加后的基帶信號(hào)進(jìn)行頻率鑒別，輸出頻率鑒別結(jié)果； 所述第一、第二鎖頻環(huán)濾波模塊用于對(duì)頻率鑒別后的結(jié)果進(jìn)行濾波，輸出濾除噪聲之后的頻率鑒別結(jié)果； 所述第一、第二鎖 頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊接收鎖頻環(huán)的頻率字修正結(jié)果，控制鎖頻環(huán)的載波頻率； 所述第一、第二相位鑒別模塊用于對(duì)相位旋轉(zhuǎn)后的基帶信號(hào)進(jìn)行相位鑒別，輸出相位鑒別結(jié)果； 所述第一、第二相位旋轉(zhuǎn)模塊用于對(duì)相干累加后的基帶信號(hào)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，輸出待鑒別相位的基帶信號(hào)； 所述第一、第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊用于接收鎖相環(huán)的頻率字修正結(jié)果，控制鎖相環(huán)的相位； 所述相位估計(jì)值求和模塊用于將第一、第二鎖相環(huán)的濾波后相位鑒別結(jié)果相加； 所述相位估計(jì)值求差模塊用于將第一、第二鎖相環(huán)的濾波后相位鑒別結(jié)果相減； 所述和路濾波器用于對(duì)相加后的相位鑒別結(jié)果濾波，輸出濾除噪聲后的相位鑒別結(jié)果和值； 所述差路濾波器用于對(duì)相減后的相位鑒別結(jié)果濾波，輸出濾除噪聲后的相位鑒別結(jié)果差值; 所述濾波結(jié)果求和模塊用于對(duì)差路濾波器和和路濾波器的結(jié)果相加再除以2，得到第一鎖相環(huán)的相位誤差值； 所述濾波結(jié)果求差模塊用于對(duì)和路濾波器和差路濾波器的結(jié)果相減再除以2，得到第二鎖相環(huán)的相位誤差值； 所述第一、第二鎖頻環(huán)相位累加模塊用于對(duì)鎖頻環(huán)相位鑒別結(jié)果進(jìn)行累加，得到相應(yīng)的控制字； 所述第一、第二鎖相環(huán)相位累加模塊用于對(duì)鎖相環(huán)相位鑒別結(jié)果進(jìn)行累加，得到相應(yīng)的控制字； 所述第一、第二頻率再生模塊用于生成本地的載波頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的聯(lián)合跟蹤系統(tǒng)，其特征還在于，所述各模塊之間的連接關(guān)系為:第一輸入信號(hào)輸入至第一多普勒剝離模塊，第二輸入信號(hào)輸入至第二多普勒剝離模塊；第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第一多普勒剝離模塊和第一鎖頻環(huán)相位累加模塊，第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第二多普勒剝離模塊和第二鎖頻環(huán)相位累加模塊；第一多普勒剝離模塊的輸出輸入至第一解擴(kuò)模塊，第二多普勒剝離模塊的輸出輸入至第二解擴(kuò)模塊；第一解擴(kuò)模塊的輸出輸入至第一積分清除模塊，第二解擴(kuò)模塊的輸出輸入至第二積分清除模塊；第一積分清除模塊的輸出輸入至第一頻率鑒別模塊和第一相位旋轉(zhuǎn)模塊，第二積分清除模塊的輸出輸入至第二頻率鑒別模塊和第二相位旋轉(zhuǎn)模塊；第一相位旋轉(zhuǎn)模塊的輸出輸入至第一相位鑒別模塊，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊的輸出輸入至第二相位鑒別模塊；第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第一相位旋轉(zhuǎn)模塊和第一鎖相環(huán)相位累加模塊，第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出輸入至第二相位旋轉(zhuǎn)模塊和第二鎖相環(huán)相位累加模塊；第一相位鑒別模塊的輸出輸入至相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊，第二相位鑒別模塊的輸出輸入至相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊；相位估計(jì)值求和模塊的輸出輸入至和路濾波器，相位估計(jì)值求差模塊的輸出輸入至差路濾波器；和路濾波器的輸出輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊，差路濾波器的輸出輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊；濾波結(jié)果求和模塊的輸出輸入至第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，濾波結(jié)果求差模塊的輸出輸入至第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊；第一頻率鑒別模塊的輸出輸入至第一鎖頻環(huán)濾波模塊，第二頻率鑒別模塊的輸出輸入至第二鎖頻環(huán)濾波模塊；第一鎖頻環(huán)濾波模塊的輸出輸入至第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，第二鎖頻環(huán)濾波模塊的輸出輸入至第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊；第一鎖頻環(huán)相位累加模塊和第一鎖相環(huán)相位累加模塊的輸出均輸入至第一頻率再生模塊，第二鎖頻環(huán)相位 累加模塊和第二鎖相環(huán)相位累加模塊的輸出均輸入至第二頻率再生模塊。
3.一種雙頻共星導(dǎo)航信號(hào)的聯(lián)合跟蹤方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)第一輸入信號(hào)和第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊輸出的本地頻率再生信號(hào)同時(shí)送入第一多普勒剝離模塊，通過(guò)正交下變頻運(yùn)算進(jìn)行頻率剝離，得到第一頻率支路的去載波之后的信號(hào)； (2)第二輸入信號(hào)和第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊輸出的本地頻率再生信號(hào)同時(shí)送入第二多普勒剝離模塊，通過(guò)正交下變頻運(yùn)算進(jìn)行頻率剝離，得到第二頻率支路的去載波之后的信號(hào)； (3)第一多普勒剝離模塊輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)第一解擴(kuò)模塊之后送入第一積分清除模塊，第二多普勒剝離模塊輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)第二解擴(kuò)模塊之后送入第二積分清除模塊，第一積分清除模塊和第二積分清除模塊分別對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行降采樣率和低通濾波，再分別對(duì)執(zhí)行了降采樣率和低通濾波處理后的信號(hào)執(zhí)行積分累加運(yùn)算，之后，第一積分清除模塊和第二積分清除模塊同時(shí)將兩路積分清除結(jié)果輸出，其中，第一積分清除模塊輸出的積分清除結(jié)果輸入至第一頻率鑒別模塊和第一相位旋轉(zhuǎn)模塊，第二積分清除模塊輸出的積分清除結(jié)果輸入至第二頻率鑒別模塊和第二相位旋轉(zhuǎn)模塊，之后，同時(shí)接步驟(4)和步驟(7)； (4)第一頻率鑒別模塊接收第一輸入信號(hào)的積分清除結(jié)果后，用所述第一輸入信號(hào)的積分清除結(jié)果進(jìn)行頻率鑒別，得到第一輸入信號(hào)和第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出信號(hào)之間頻率誤差的估計(jì)值；第二頻率鑒別模塊接收第二輸入信號(hào)的積分清除結(jié)果后，用所述第二輸入信號(hào)的積分清除結(jié)果進(jìn)行頻率鑒別，得到第二輸入信號(hào)和第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊的輸出信號(hào)之間頻率誤差的估計(jì)值； (5)將第一頻率鑒別模塊的頻率鑒別結(jié)果送入第一鎖頻環(huán)濾波模塊，進(jìn)行濾波后，輸出第一鎖頻環(huán)頻率控制字；將第二頻率鑒別模塊的頻率鑒別結(jié)果送入第二鎖頻環(huán)濾波模塊，進(jìn)行濾波后，輸出第二鎖頻環(huán)頻率控制字； (6)第一鎖頻環(huán)頻率控制字和第二鎖頻環(huán)頻率控制字分別送入第一鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊和第二鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊用以調(diào)節(jié)本地再生信號(hào)的頻率，同時(shí)第一鎖頻環(huán)頻率控制字送入第一鎖頻環(huán)相位累加模塊，第二鎖頻環(huán)頻率控制字送入第二鎖頻環(huán)相位累加模塊，接步驟(11); 步驟(I) (6)構(gòu)成鎖頻環(huán)，通過(guò)其循環(huán)工作完成對(duì)輸入信號(hào)多普勒頻率的動(dòng)態(tài)跟蹤和修正。
(7)第一相位旋轉(zhuǎn)模塊接收從步驟(3)第一積分清除模塊輸出的積分清除結(jié)果，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊接收從步驟(3)第二積分清除模塊輸出的積分清除結(jié)果；同時(shí)，第一相位旋轉(zhuǎn)模塊接收從第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊輸出的相位信號(hào)，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊接收從第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊輸出的相位信號(hào)；第一相位旋轉(zhuǎn)模塊將接收的積分清除結(jié)果和相位信號(hào)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)運(yùn)算，完成對(duì)積分清除結(jié)果的相位剝離并輸出相位剝離信號(hào)，第二相位旋轉(zhuǎn)模塊將接收的積分清除結(jié)果和相位信號(hào)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)運(yùn)算，完成對(duì)積分清除結(jié)果的相位剝離并輸出相位剝離信號(hào)； (8)第一相位鑒別模塊接收第一相位旋轉(zhuǎn)模塊輸出的信號(hào)并對(duì)該接收的信號(hào)進(jìn)行相位鑒別，得到相位剝離信號(hào)的第一相位估計(jì)值，并輸出；第二相位鑒別模塊接收第二相位旋轉(zhuǎn)模塊輸出的信號(hào)并對(duì)該接收的信號(hào)進(jìn)行相位鑒別，得到相位剝離信號(hào)的第二相位估計(jì)值，并輸出； (9)將第一相位估計(jì)值同時(shí)送入相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊,并將第二相位估計(jì)值同時(shí)送入相位估計(jì)值求和模塊和相位估計(jì)值求差模塊；再將相位估計(jì)值求和模塊的結(jié)果送入和路濾波器，并將相位估計(jì)值求差模塊的結(jié)果送入差路濾波器，分別進(jìn)行濾波后，和路濾波器輸出和路頻率值，差路濾波器輸出差路頻率值； 和路濾波器輸出的和路頻率值同時(shí)輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊，并且差路濾波器輸出的差路頻率值同時(shí)輸入至濾波結(jié)果求和模塊和濾波結(jié)果求差模塊； (10)濾波結(jié)果求和模塊的輸出送入第一鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，用以調(diào)節(jié)本地再生信號(hào)的相位，生成第一鎖相環(huán)頻率控制字，同時(shí)將第一鎖相環(huán)頻率控制字送入第一鎖相環(huán)相位累加模塊；濾波結(jié)果求差模塊的輸出送入第二鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊，用以調(diào)節(jié)本地再生信號(hào)的相位，生成第二鎖相環(huán)頻率控制字，同時(shí)第二鎖相環(huán)頻率控制字送入第二鎖相環(huán)相位累加模塊，接步驟(12)； 步驟(7) (10)構(gòu)成鎖相環(huán)，通過(guò)其循環(huán)工作完成對(duì)積分清除結(jié)果信號(hào)相位的動(dòng)態(tài)跟蹤和修正。
(11)對(duì)于步驟(6)輸出的鎖頻環(huán)頻率控制字，第一鎖頻環(huán)相位累加模塊對(duì)輸入的第一鎖頻環(huán)頻率控制字進(jìn)行相位累積，第二鎖頻環(huán)相位累加模塊對(duì)輸入的第二鎖頻環(huán)頻率控制字進(jìn)行相位累積；鎖頻環(huán)相位累加模塊的位數(shù)要求大于鎖頻環(huán)頻率控制字的位數(shù)，以保證在要求的積累時(shí)間內(nèi)，鎖頻環(huán)相位累加模塊的輸出不會(huì)頻繁溢出；第一鎖頻環(huán)相位累加模塊的鎖頻環(huán)再生載波相位并送入第一頻率再生模塊，第二鎖頻環(huán)相位累加模塊的鎖頻環(huán)再生載波相位并送入第二頻率再生模塊； (12)對(duì)于步驟(10)輸出的鎖相環(huán)頻率控制字，第一鎖相環(huán)相位累加模塊對(duì)輸入的第一鎖相環(huán)頻率控制字進(jìn)行相位累積，第二鎖相環(huán)相位累加模塊對(duì)輸入的第二鎖相環(huán)頻率控制字進(jìn)行相位累積；鎖相環(huán)相位累加模塊的位數(shù)要求大于鎖相環(huán)頻率控制字的位數(shù)，以保證在要求的積累時(shí)間內(nèi)，鎖相環(huán)相位累加模塊的結(jié)果不會(huì)頻繁溢出；第一鎖相環(huán)相位累加模塊的鎖相環(huán)再生載波相位并送入第一頻率再生模塊，第二鎖相環(huán)相位累加模塊的鎖相環(huán)再生載波相位并送入第二頻率再生模塊； (13)第一頻率再生模塊同時(shí)接收步驟(11)中第一鎖頻環(huán)相位累加模塊輸出的鎖頻環(huán)再生載波相位和步驟(12)中第一鎖相環(huán)相位累加模塊輸出的鎖相環(huán)再生載波相位，合并后得到第一輸入信號(hào)的再生相位；第二頻率再生模塊同時(shí)接收步驟(11)中第二鎖頻環(huán)相位累加模塊輸出的鎖頻環(huán)再生載波相位和步驟(12)中第二鎖相環(huán)相位累加模塊輸出的鎖相環(huán)再生載波相位，合并后得到第二輸入信號(hào)的再生相位； (14)第一頻率再生模塊對(duì)所得到的第一輸入信號(hào)的再生相位進(jìn)行差分運(yùn)算得到第一輸入信號(hào)的再生頻率，從而得到第一輸入信號(hào)的多普勒頻率估計(jì)值；第二頻率再生模塊對(duì)所得到的第二輸入信號(hào)的再生相位進(jìn)行差分運(yùn)算得到第二輸入信號(hào)的再生頻率，從而得到第二輸入信號(hào)的多普勒頻 率估計(jì)值；從而實(shí)現(xiàn)雙頻聯(lián)合跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高動(dòng)態(tài)低信噪比下導(dǎo)航信號(hào)的跟蹤系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括兩個(gè)多普勒剝離模塊、兩個(gè)解擴(kuò)模塊、兩個(gè)積分清除模塊、兩個(gè)頻率鑒別模塊、兩個(gè)鎖頻環(huán)濾波模塊、兩個(gè)鎖頻環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、兩個(gè)相位鑒別模塊、兩個(gè)相位旋轉(zhuǎn)模塊、兩個(gè)鎖相環(huán)數(shù)控振蕩器NCO模塊、一個(gè)相位估計(jì)值求和模塊、一個(gè)相位估計(jì)值求差模塊、一個(gè)和路濾波器、一個(gè)差路濾波器、一個(gè)濾波結(jié)果求和模塊、一個(gè)濾波結(jié)果求差模塊、兩上鎖頻環(huán)相位累加模塊、兩個(gè)鎖相環(huán)相位累加模塊、兩個(gè)頻率再生模塊。本發(fā)明在提供良好動(dòng)態(tài)跟蹤能力的同時(shí)，還能適應(yīng)低信噪比環(huán)境。
文檔編號(hào)G01S19/43GK103197334SQ20131006100
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者徐穎, 袁洪, 歐陽(yáng)光洲, 魏東巖, 黃明明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院
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