[实用新型]一种GNSS接收机的载波跟踪环路

说明书

技术领域

本实用新型属于GNSS信号处理技术领域，尤其涉及一种GNSS接收机的载波跟踪环路。

背景技术

GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)接收机可应用于美国的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(格洛纳斯系统)、中国的Compass(北斗系统)和欧盟的Galileo(伽利略定位系统)。

GNSS接收机是接收卫星信号的设备，其主要功能是接收卫星信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经过简单的数据处理实现实时导航和定位。GNSS接收机捕获到卫星发射的信号后，得到卫星的载波频率和扩频码，进而可以解调出导航数据电文用于完成用户的定位。但是，GNSS接收机在捕获过程中只能得到载波频率和扩频码码相位的大概值，所以在完成捕获之后要进入跟踪环路，进一步确定载波频率和扩频码的码相位，同时跟踪已经确定的载波频率和扩频码的码相位。

现有的载波跟踪技术主要包括两种：一、利用三组载波数控振荡器NCO进行频偏估计(如图1所示)，三组载波NCO产生的本地载波的频率分别为中心频率f_s、f_s-10Hz和f_s+10Hz，分别利用各个本地载波对经过接收机前端处理的中频信号进行解调，获得三个基带信号，之后分别对三个基带信号在20ms内进行相干积分和10次非相干累加，计算左频移的增益和右频移的增益之间的差值，并将该差值作为鉴频信号送入环路滤波器，环路滤波器产生的频偏置数传输至三组载波NCO中，完成频率跟踪；二、基于快速傅里叶变换实现频偏估计(如图2所示)，利用载波NCO产生的本地载波对经过接收机前端处理的中频信号进行解调，获得基带信号，对基带信号以20ms为周期进行快速傅里叶变换，获得的频域信号，对频域信号进行10次非相干累加，之后找出最大频点，并将位于该最大频点左右两侧频点的增益相减，将两增益之间的差值输入环路滤波器，环路滤波器基于该差值输出频偏置数，并传输至载波NCO中，完成频率跟踪。

但是，上述的两种频率跟踪技术存在如下缺点：第一种频率跟踪技术的实现，要依赖于三组载波NCO，这使得数字电路规模急剧增大，电路结构复杂；第二种频率跟踪技术中，要对基带信号进行快速傅里叶变换，需要引入额外的运算模块，增大了电路规模，而且由于快速傅里叶变换的运算量很大，因此必须使用高性能的器件才能完成大量运算，进一步增大了系统成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种GNSS接收机的载波跟踪环路，解决现有技术中存在的电路规模大、电路结构复杂、对器件性能要求高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种GNSS接收机的载波跟踪环路，包括解调单元、解扩单元、第一运算单元、累加器、第二运算单元和环路滤波器；

所述解调单元包括中频载波NCO数控振荡器、第一乘法器和第二乘法器，所述中频载波NCO的一个输出端与所述第一乘法器的输入端连接、另一个输出端与所述第二乘法器的输入端连接，经接收机前端处理获取的中频信号同时输入至所述第一乘法器和第二乘法器；

所述解扩单元包括码NCO、第三乘法器和第四乘法器，所述第三乘法器的输入端分别与第一乘法器的输出端和所述码NCO的码输出端连接，所述第四乘法器的输入端分别与第二乘法器的输出端和所述码NCO的码输出端连接；

所述第一运算单元包括第五乘法器和第六乘法器，所述第五乘法器的输入端分别与所述第三乘法器的输出端和所述码NCO的码计数输出端连接，所述第六乘法器的输入端分别与所述第四乘法器的输出端和所述码NCO的码计数输出端连接；

所述累加器的第一输入端与所述第三乘法器的输出端连接，所述累加器的第二输入端与所述第五乘法器的输出端连接，所述累加器的第三输入端与所述第四乘法器的输出端连接，所述累加器的第四输入端与所述第六乘法器的输出端连接；

所述第二运算单元包括第七乘法器、第八乘法器和加法器，所述第七乘法器的输入端分别与所述累加器的第一输出端和第四输出端连接，所述第八乘法器的输入端分别与所述累加器的第二输出端和第三输出端连接，所述加法器的输入端分别与所述第七乘法器和第八乘法器的输出端连接、输出端与环路滤波器的输入端连接，所述加法器计算第七乘法器输出量与第八乘法器输出量之间的差值并输出；

所述环路滤波器的输出端与所述中频载波NCO连接。