[发明专利]一种二次载波剥离跟踪方法

说明书

本发明提供了一种二次载波剥离跟踪方法，输入信号与本地中频信号混频得到中频混频信号，降采样处理，得到比中频混频信号更低数据速率的中频混频减采样信号，中频混频减采样信号与载波环路输出信号混频，输出的混频信号经过积分清零输出I、Q支路信号，经过鉴别器计算，滤波器滤波得到输入信号与本地信号之间的频率和相位差异。本发明能够降低数据采样率，减小数据量，节省硬件资源。

技术领域

本发明属于卫星导航领域，涉及一种改进的卫星导航基带载波剥离跟踪方法。

背景技术

卫星导航定位系统已成为现代科学技术研究发展的重要支撑手段，能为舰船、飞机、车辆以及地面人员等提供全天候、连续实时、高精度的定位、测速和时间信息。为满足各类平台的应用需求，卫星导航接收机不断向小尺寸、低功耗发展。

传统载波跟踪环路在接收机内部复制一个包含多普勒频移在内的载波频率，使其尽可能的与实际接收到的卫星信号中的载波频率相一致，并让两者相乘混频后彻底剥离接收信号的载波，使信号下变频至中心频率为零的基带信号。在现有各类车载、机载平台上已使用的卫导终端中，跟踪环路多在FPGA芯片中实现，其采样率都设置在60MHz，也就是说数字信号速率是60MHz，FPGA程序处理速度必然要大于等于60MHz，这就对FPGA芯片的各类资源提出了更高的要求，比如乘法器、加法器、存储器等。同时，由于处理速度太快，一颗卫星往往就需要一个通道单独跟踪，不可以复用，这就进一步增加了FPGA资源的占用。高速处理及通道单独占用，都不利于卫星导航接收机向小尺寸和低功耗发展。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种卫星导航基带二次载波剥离跟踪方法，先将载波中频频率进行剥离，再对残余多普勒频率进行剥离，能够降低数据采样率，减小数据量，通过复用跟踪通道，节省了硬件资源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，输入信号S_IF与本地中频信号S_{mix_IF}混频得到中频混频信号S_BF；

第二步，降采样处理，得到比中频混频信号S_BF更低数据速率的中频混频减采样信号其中，N为降采样倍数，S_BF(n)为中频混频信号S_BF的采样点；

第三步：中频混频减采样信号S_BFL与载波环路输出信号S_{mix_c}混频，其中载波环路输出信号S_{mix_c}(t)＝2c(t)cos[2π(f'_{D_acq}+f_Δ)t+θ]，c(t)为本地产生的同倍速率降采样的伪码；f'_{D_acq}为捕获的多普勒频移；f_Δ为载波跟踪多普勒误差；θ为载波跟踪相位差异；

第四步，第三步输出的混频信号经过积分清零输出I、Q支路信号I_P(t)和Q_P(t)，其中，I_P(t)＝aD(t)cos(ω_et+θ_e)，Q_P(t)＝aD(t)sin(ω_et+θ_e)，ω_e和θ_e分别为输入信号S_IF和本地信号S_mix之间的载波频率误差和初相误差，ω_e＝2πf₀-2π(f_{mix_IF}+f_D'_{_acq}+f_Δ)，θ_e＝θ₀-θ；

第五步，I_P(t)和Q_P(t)经过鉴别器计算，滤波器滤波得到输入信号与本地信号之间的频率和相位差异f_Δ+θ。