CN201130245Y - 一种gps接收机的信号跟踪环路 - Google Patents

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CN201130245Y CNU2007203114527U CN200720311452U CN201130245Y CN 201130245 Y CN201130245 Y CN 201130245Y CN U2007203114527 U CNU2007203114527 U CN U2007203114527U CN 200720311452 U CN200720311452 U CN 200720311452U CN 201130245 Y CN201130245 Y CN 201130245Y
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郝建军
何杰
周文益
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Abstract

本实用新型公开了一种GPS接收机的信号跟踪环路，包括一个连接基带部分输入信号的输入数据管理模块，其输出分三路分别连接鉴别器模块、跟踪环方程模块和比特同步模块，所述的跟踪环方程模块通过一个硬件反馈生成模块输出跟踪状态更新数据反馈给基带并输出强信号参数至基带处理部分；跟踪环方程模块的输出还连接比特同步模块和一个数据解调模块，并连接一个数字信号处理器DSP；所述的比特同步模块的输出连接数据解调模块，并与一个互相关处理器双向信号连接；所述的数据解调模块的一个输出连接互相关处理器，并另分两路输出连接数字信号处理器DSP；所述互相关处理器双向信号连接跟踪环方程模块和比特同步模块，并输出互相关数据至基带。

Description

一种GPS接收机的信号跟踪环路
技术领域
本实用新型涉及一种GPS接收机信号跟踪环路的结构。
背景技术
GPS接收机的作用是接收卫星信号，并通过计算，最终解算出用户的相对位置、速度以及时间参量。GPS接收机广泛的用于导航和定位等领域。捕获部分得到了卫星的载波频率和码相位，这些载波频率和码相位是解调CDMA信号从而得出导航数据所必须的。但是如果一个接收机时刻都朝着不同的方向运动，相应的多普勒频率就在不停的改变，这就可能导致接收机对卫星信号的失锁。如果接收到的信号和本地复制信号完全对齐，那么将会出现最大的峰值，但是如果接收到的信号和本地信号不是完全对齐，只要偏移在一个码片内，那么仍然可以得到一个很大的峰值，所以在捕获过程中只能给出载波频率和码相位的一个大概的粗糙的估计。所以在捕获完成之后就要进入跟踪环路。这样做主要是为了进一步确定载波频率和码相位同时跟踪已经确定的载波频率和码相位。跟踪环路主要确定两个参量，一个是由于卫星和接收机的相对运动等等的原因而造成的多普勒频移，另外一个是由于卫星到接收机的距离的不确定而导致相对码相位的不确定。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种新型的跟踪环路的组合结构，包括一个连接基带部分输入信号的输入数据管理模块，其输出分三路分别连接鉴别器模块、跟踪环方程模块和比特同步模块，所述的跟踪环方程模块通过一个硬件反馈生成模块输出跟踪状态更新数据反馈给基带并输出强信号参数至基带；跟踪环方程模块的输出还连接比特同步模块和一个数据解调模块，并连接一个数字信号处理器DSP；所述的比特同步模块的输出连接数据解调模块，并与一个互相关处理器双向信号连接；所述的数据解调模块的一个输出连接互相关处理器，并另分两路输出连接数字信号处理器DSP；所述互相关处理器双向信号连接跟踪环方程模块和比特同步模块，并输出互相关数据至基带。
上述方案中，所述的数字信号处理器DSP包括参数接口A、第一导航数据接口B和第二导航数据接口C，以及一个导航数据缓存器、一个帧同步处理器和与其输出连接的一个测量报告生成模块；数据解调模块的两路输出分别通过第一导航数据接口B、第二导航数据接口C连接帧同步处理器、导航数据缓存器；跟踪环方程模块的一个输出通过参数接口A连接测量报告生成模块，测量报告生成模块和导航数据缓存器的输出至导航计算部分。
本实用新型通过基带输入的捕获模块数据，输出跟踪状态更新信息来控制进行跟踪。输入数据来自基带部分的匹配滤波模块，相干积分模块，快速傅立叶变换(FFT)模块，非相干积分模块。信号经过本实用新型环路处理后，输回给基带进行控制，并且输出信息给和导航解算部分进行位置解算。
本实用新型相比原有的跟踪环路，其优点是将硬件部分和DSP配合使用，很好的得到了跟踪所需要的多普勒频移和码相位的不确定；并且加入了互相关功能，使得强信号下的弱信号跟踪和处理更为准确。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
以下结合图1对本实用新型的各功能模块做进一步的详细描述。
输入数据管理模块
该模块为一个数据鉴别模块。其输入连接从基带部分信号处理器(SP)来的信号；包括：SP状态参数，I/Q跟踪数据、比特同步数据、捕获数据。输出分别连接鉴别器模块，比特同步模块，跟踪环方程模块。
输入连接输入数据管理模块输出的I/Q跟踪数据、比特同步数据并进行处理，生成码相位误差估计、载波相位误差估计和载波频率误差估计以及信号和噪声功率估计。输出码相位误差、载波相位误差和载波频率误差给跟踪环方程模块。
跟踪环方程模块
输入为鉴别器模块生成的误差估计、SP状态数据和I/Q跟踪数据。跟踪环方程模块使用鉴别器模块生成的误差估计、SP状态数据和I/Q跟踪数据进行计算，①提供SP状态和I/Q数据给比特同步模块。②将会根据时间标记提供码相位、载波频率和载波相位、跟踪质量参数通过数据接口A给测量报告生成模块。③根据时间标记提供码相位、载波频率和载波相位、跟踪质量参数给硬件反馈生成器模块。提供强信号参数：幅度、码相位、载波相位、载波频率、时间信息输出。跟踪环方程模块将执行多种跟踪模式(强信号、中信号、弱信号、失锁)。I/Q跟踪数据和误差估计数据的转换将被在这个模块上执行。模块还将提供跟踪品质参数，包括锁定的载波相位参数、锁定的码相位参数、锁定的载波频率参数、载波相位积分参数。
硬件反馈生成器
输入为跟踪环方程模块的码相位、载波频率和载波相位、跟踪质量参数。硬件反馈环生成器将在多个卫星的跟踪环模块的时间标记上进行对码相位、载波相位修正值的分配。硬件反馈生成器模块将相关写入到合适的硬件寄存器和存储器中的地址，并且用这些信息为硬件设置合适的标志位。硬件反馈环生成器模块的触发将会查找和检查跟踪环的输出是否可用。如果不可用，就会用先前存储的信息来写入到硬件寄存器中。如果跟踪环输出是可用的，那么该模块将会把跟踪环的输出传递到当前时间和将这些相关值送入到硬件单元，并且为硬件寄存器和标志位进行配置。该模块的输出是返回给基带控制数据处理的。输出的跟踪状态更新数据包括：码相位，载波频率，载波相位。
比特同步模块
使用从数据管理模模块来的各个卫星的比特同步数据和从跟踪环模块来的SP状态参数和各个卫星的I/Q数据。为多卫星检查比特同步算法并且计算一个比特边缘估计。如果输入数据传递模块不能提供比特同步柱状图数据，那么此模块将会利用I/Q跟踪数据和SP状态创造比特同步柱状图数据。生成比特边缘定位信息给数据解调模块并且提供强信号比特边缘数据给互相关处理器。
数据解调模块
数据解调器模块将把原始的I和Q输出转换成对每20ms的导航数据的估计。数据解调模块使用从跟踪环方程模块来的多个卫星的SP状态、I/Q数据和从比特同步模块来的比特边缘数据得到多个卫星的导航数据比特流通过接口B、C送到帧同步模块和导航数据缓存器。而且数据解调器将会提供强信号数据比特估计给互相关处理器。
帧同步处理器
使用多个卫星的导航数据比特流进行同步。此模块将会检查导航电文比特流和确定子帧的起始点。输出帧同步数据给测量报告生成模块。
测量报告生成模块
此模块使用来自跟踪环方程模块的的数据对码相位、载波频率和载波相位、跟踪质量参数进行的估计和帧边缘信息转换PR和PRR，并且推断出PR和PRR测量来使时间标志和导航处理器使用的测量触发器相容。测量报告模块提供伪距、伪距速率、载波相位、累加载波相位、测量品质信息给导航解算处理器。数据包括：伪码(PR)，伪码率(PRR)，伪码噪声估计值，伪码噪声率(PRN)，伪码质量参数(跟踪质量，信噪比估计值，多径估计)，失锁状态。
导航数据缓存器
其输入是从数据解调器来的每个卫星的导航数据比特流和从帧同步来的每个卫星的帧边缘信息。导航数据缓存器建立导航数据比特流到导航计算部分。
互相关处理器
输入为强信号幅度、码相位、载波相位和载波频率和跟踪环方程模块提供的定时信息和从比特同步模块来的强信号比特边缘定位信息。还有从数据解调模块来的强信号数据比特估计信息。产生所需的互相关数据至基带。互相关数据包括强信号振幅，强信号数据比特边缘位置，强信号数据估计，强信号码相位，强信号载波相位，强信号载波频率。

Claims (2)

1.一种GPS接收机的信号跟踪环路，其特征在于，包括一个连接基带部分输入信号的输入数据管理模块，其输出分三路分别连接鉴别器模块、跟踪环方程模块和比特同步模块，所述的跟踪环方程模块通过一个硬件反馈生成模块输出跟踪状态更新数据反馈给基带并输出强信号参数至基带；跟踪环方程模块的输出还连接比特同步模块和一个数据解调模块，并连接一个数字信号处理器DSP；所述的比特同步模块的输出连接数据解调模块，并与一个互相关处理器双向信号连接；所述的数据解调模块的一个输出连接互相关处理器，并另分两路输出连接数字信号处理器DSP；所述互相关处理器双向信号连接跟踪环方程模块和比特同步模块，并输出互相关数据至基带。
2.根据权利要求1所述的GPS接收机的信号跟踪环路，其特征在于，所述的数字信号处理器DSP包括参数接口A、第一导航数据接口B和第二导航数据接口C，以及一个导航数据缓存器、一个帧同步处理器和与其输出连接的一个测量报告生成模块；数据解调模块的两路输出分别通过第一导航数据接口B、第二导航数据接口C连接帧同步处理器、导航数据缓存器；跟踪环方程模块的一个输出通过参数接口A连接测量报告生成模块，测量报告生成模块和导航数据缓存器的输出至导航计算部分。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111194414A (zh) * 2017-11-03 2020-05-22 认知系统公司 使用缓冲器对运动检测信号进行时间对准

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111194414A (zh) * 2017-11-03 2020-05-22 认知系统公司 使用缓冲器对运动检测信号进行时间对准
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