探讨如何设计GPS软件接收机跟踪环路-自动化毕业(2)
2013-08-26 01:06
导读：2.1 环路参数对跟踪效果的影响 为分析环路参数对跟踪效果的影响，必须用特定的GPS信号跟踪仿真。为简化程序，在Matlab 环境下对单颗GPS 卫星中频信号进
2.1 环路参数对跟踪效果的影响
为分析环路参数对跟踪效果的影响，必须用特定的GPS信号跟踪仿真。为简化程序，在Matlab 环境下对单颗GPS 卫星中频信号进行仿真。设置中频信号频率f=4.309 MHz,采样率fs=12 MHz,仿真信号的C/A 码相位、载波多普勒偏移、信噪比都为可设参数。由于环路增益k0kd对跟踪效果的影响并不复杂，这里只讨论阻尼因子ζ 和噪声带宽BL对跟踪效果的影响。
2.1.1 阻尼因子ζ 对跟踪效果影响
阻尼因子ζ 决定锁相环到达最终稳态值的速度，ζ 值越小，锁相环到达稳态值的速度越快，但同时锁定过程中的超调量也越大。设定初始输入相位误差为60°， 在不同的ζ 值下，二阶锁相环鉴相器输出如图4 所示。由仿真结果可知，ζ值取0.7 时，环路很快到达稳态值时间，同时超调量又不大，为环路设计的合适值。
2.1.2 环路噪声带宽BL对跟踪效果影响
噪声带宽BL决定锁相环内所能容纳的噪声量， 同时也能影响环路的动态性能。载波环开始工作时，初始频率为捕获阶段给出的频率值， 这与实际信号的频率有一定的偏差，锁相环会逐渐地锁定真实频率。设定GPS 仿真信号的频率为4 312 272 Hz,捕获到的频率为4 312 300 Hz,存在-28 Hz 的偏差，在不同的BL下进行仿真。
由仿真结果可知，当BL值较小为10 Hz 时，锁相环经多次抖动才锁定频率值；当为20 Hz 时，锁相环较快锁定频率，锁定值的噪声也较小；当为30 Hz 时，锁相环很快锁定频率，但噪声值较大。所以合理选择噪声带宽值对跟踪效果影响很大。
2.2 实际信号的跟踪
由上述分析可知，锁相环的阻尼因子和环路噪声带宽对跟踪都有影响。在对实际GPS 信号进行跟踪的过程中需要不断调节码环与载波环的参数值，以确定合适的环路参数。这里设计合适的载波环与码环，用实际采集的GPS 信号对所设计的环路跟踪效果进行验证。跟踪后I、Q 两路在某段时间输出。
（转载自http://www.ＮＳＥＡＣ.com中国科教评价网）
环路设计中，DLL 和Costas 环鉴相器分别选择非相关归一化和反正切形式。
3 结论
本文论述GPS 软件接收机跟踪环路的设计。首先比较载波环与码环不同鉴相器的计算量以及性能， 然后在不同的阻尼因子ζ和噪声带宽BL参数值下对锁相环的跟踪效果进行仿真比较， 最后选择了一组鉴相器并设计合适的环路参数对实际的GPS 信号进行跟踪，跟踪结果验证了所设计环路的有效性。用DSP 实现实时的GPS 软件接收机[7]是本文的后续工作。
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