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高性能导航接收机中的载波恢复与载噪比估计研究

唐小妹  
【摘要】: 本文以二代卫星导航定位系统为应用背景,着重研究了接收机中的载波恢复技术、IQ非正交对伪码和载波影响的模型、载噪比估计技术。本文对上述的三个方面分别进行了详细的论述: 第一部分主要介绍了高动态接收机中的载波跟踪技术。高动态下面临着多普勒频率、多普勒频率变化率较大的问题,给载波跟踪带来了很大困难。本章分析了目前高动态接收机中普遍采用的几种载波跟踪算法,对算法的性能进行了比较。根据二代高动态的动态范围提出了FLL+PLL的接收机结构,并对FLL和PLL的组合工作模式进行了分析,通过仿真可知此种接收机结构完全能够满足目前动态条件和精度的需求,并且具有实现结构简单,捕获跟踪较快的特点。 第二部分主要建立了在高精度测距中直接下变频接收机结构中I、Q支路非正交的对后端的载波及伪码恢复的精度影响模型。使用直接下变频接收机能够简化后端数字电路的设计,但直接下变频结构中前端的模拟下变频易导致I、Q通道相位的非正交,本文通过理论推导得出输出的伪码和载波的跟踪误差与输入的不一致性参数的关系,并对实际的直接下变频电路进行了实验,获得其IQ不一致参数,恢复出的载波及伪码相位为I和Q支路相位的平均值。 第三部分对接收机中的载噪比估计算法进行了分析,目前GPS导航接收机中采用的载噪比估计算法对残余多普勒非常敏感,而且GPS中的数据速率为50bps,北斗二代中的存在数据速率为500bps,应用条件的差异导致该算法的不可用。本文提出了增加噪声通道法、直接计算法,并对各算法的性能进行了对比。结合具体的应用背景,对直接计算法进行了改进,降低了其计算复杂度,改进的直接计算法具有高精度,受残余多普勒影响小,计算简单等优点,具有很强的实用性。 以上的研究均以实际应用需求为出发点,充分考虑了实际实现中的可能会遇到的问题,其中载噪比估计及载波跟踪技术已成功地应用到某国防重点型号的接收机中。


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