基子DSP的高动态GPS接收机关键技术讨论

变化率对码的捕获和跟踪影响不大，环路失锁首先从载波跟踪环路开始。同时，一定范围内的高速度只影响频率捕获所涉及到的频段数而对频率跟踪影响不大。因此，在高动态下，在CPS信号的码跟踪和载波捕获与跟踪问题中解决在高加速度下的载波跟踪问题具有十分重要的意义。需设计出具有较大动态范围的载波跟踪相关算法。该算法应同时兼顾在高加速度和高加速度环境下的环路工作特性。
　　
　　现在，笔者已设计出具有较大动态范围的载波跟踪环路，并使用在接收机中，但环路的各项具体指标正在测试中。接收机载波跟踪模块工作流程图如图4所示。
　　
　　(4)对原低动态接收机的相位跟踪环路的改进。四项鉴频器和叉积鉴频器实现精确的频率跟踪，相位跟踪和导航数据解调环路是载波跟踪环路的最后一个环节，由它来实现载波相位的抽取和数据解调。到叉积鉴频器时只能实现码锁定、载波锁定。位同步和帧同步状态只有在相位跟踪和导航数据解调环路正确工作后才可实现。而只有当帧同步(即数据可以正确解调下来并实现帧同步)后，接收机才可得到正确的伪距。此后建立导航定位方程组并准确定位。故而，如相位跟踪和导航数据解调环路不能正常工作，接收机将不能定位。适当扩大载波跟踪环路等效噪声带宽BLF，跟踪精度降低，载波跟踪环路产生的各项误差会反应到相位跟踪环路，但捕获时间缩短且锁相环的动态范围会得到改善；同时，对于相位跟踪环路，由于它的线性牵引有效范围有限，如果可以扩大这个范围，则可补偿由于变宽而对相位跟踪环路造成的影响，同时增加相位跟踪环路对载波跟踪环路补偿作用的范围，从而改善在高加速度下载波跟踪性能。
　　
　　(5)辅助跟踪环路的设计：信号一旦非正常失锁如何快速重新捕获，还必须结合GPS星历进行辅助跟踪环路的设计。
　　
　　(6)冷启动算法的设计：当接收机无历书存储或由于长时间未开机造成历书无效时接收机开机即处于盲捕状态。而历书预报误差较大时，接收机将花费较长时间进行GPS星的捕获和星历下传后才可准确定位。而准确的轨道参数和星钟参数推算并辅之以合理的冷启动搜星算法则可使接收机快速定位。对接收机接收到的GPS信号的载波多普勒频移进行了分析并给出其各组成部分的计算公式，同时根据实验结果对各组成部分对接收机星捕获占用时间的影响进行了分析，提出了通过消除接收机时钟频率漂移并辅之以有效历书推算的新的冷启动算法，大大缩短了高动态GPS接收机冷启动的时间。在静止的接收机中预先输入接收机本地概略地址和时间的情况下，冷启动时间缩短至25s以内。
　　
　　3实验
　　
　　时间：2003．9．5～9．27
　　
　　
　　
　　
　　接收机状态：静止，接收机预先输入接收机本地概略地址和时间，有历书推算：
　　
　　星号15262129
　　
　　接收机测得的多普勒频移值7320257941202381
　　
　　推算得到的多普勒频移值7201256643562210
　　
　　程序设置的多普勒频移值7201256643562210
　　
　　4颗星达到载波跟踪状态所需时间：21s
　　
　　不考虑接收机时钟漂移的冷启动时间：82s
　　
　　考虑接收机时钟漂移后的冷启动时间：21s
　　
　　
　　
　

《基子DSP的高动态GPS接收机关键技术讨论(第3页)》