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中短波扩频导航接收机载波同步与观测量提取研究

杜小宁  
【摘要】: 扩频导航接收机是无线电导航系统至为关键的设备。载波同步技术、观测量提取及导航解算算法是决定导航接收机正常工作与否与工作性能优劣的重要因素。论文对中短波扩频导航接收机中的上述技术展开作了深入的研究。 载波稳定可靠地同步是保证接收机测距定位的基础。载波同步通常采用一种闭环反馈回路来对载波相位进行跟踪。在深入研究了载波跟踪环的两种类型——频率跟踪环和相位跟踪环的鉴相特性对跟踪性能影响的基础上,认为前者应采用符号叉积自动频率跟踪环,后者应采用反正切科斯塔斯环。根据导航接收机所接收信号的特点,经研究后认为采用频率跟踪和相位跟踪相结合的载波跟踪策略更能兼顾载体动态性和跟踪精度的要求。最后在分析了跟踪环路跟踪门限和跟踪误差的关系后,给出跟踪环路带宽的确定方法,设计了环路的滤波器。 观测量提取技术和导航解算算法在很大程度上可以影响接收机定位精度。通过研究,观测量可以从载波跟踪环路滤波器的输出量换算得到,并给出了计算公式。整周模糊度是载波相位测量定位的关键问题,不正确的解算结果会使得接收机定位精度急剧恶化。本文在参阅大量文献的基础上,设计了一种对中短波扩频导航系统而言简便有效的模糊度固定算法:双接收机求双差,融合伪码、载波相位信息,用LAMBDA算法搜索。这一算法的适用性在计算机仿真中得到很好的验证。 最后论文作了总结,指出了后续研究的重点之处。


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