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GPS接收机跟踪环路的研究和设计

周友宏  
【摘要】: 全球定位系统(GPS)被认为是当前定位导航授时设备中最重要的发展。GPS应用的关键部分在于其接收设备的基带处理单元,包括捕获环路和跟踪环路两个部分。本文的内容就是对GPS接收机跟踪环路信号处理算法进行研究和硬件实现。 本文首先分析了GPS基带跟踪环路算法,接着通过C++建模实现软件接收机基带处理跟踪算法。在GPS信号跟踪中,载波跟踪环路采用锁相环来实现,码跟踪环路采用基于块调整同步信号的改进算法来实现,在硬件实现时采用下述改进方案: 1)载波跟踪环路采用基于CORDIC算法的arctan鉴别器,并采用简单逻辑运算代替复杂的查找表来实现载波数控振荡器(DCO)。2)环路滤波器采用对加速度敏感的一阶环路滤波器,通过优化系数来简化结构和减少运算延迟。 3)基于块调整同步信号算法,对传统码跟踪环路算法进行来改进提高性能。改进码跟踪环路鉴别器的实现,减少加减法器的使用和运算延迟。块调整同步信号的基本思想是:当本地生成C/A码相位和输入信号没对齐时,不采用传统改变C/A采样频率的方法,而是通过调整输入信号或者本地C/A的生成,来更好地达到码元同步。 本文的改进方案减小了跟踪环路锁定所需的时间和硬件的资源消耗,同时保证了所需的跟踪性能。


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