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,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,GPS,信号捕获与跟踪,GPS,信号的组成,GPS,信号捕获的两个参数,捕获原理及步骤,GPS,信号的跟踪,载频跟踪,码跟踪,School of Electronic Engineering,2,接收机,通道,Receiver,channel,接收机,通道,接收机,通道,接收机,通道,接收机,通道,接收机,通道,射频,前端,A/D,转换器,捕获,接收机,通道,用户位置,计算,码,跟踪,载频,跟踪,数据位,同步,解码,导航数据,读取,卫星位置,计算,伪距,捕获和跟踪在接收机中的位置,3,GPS,卫星信号,4,GPS,中的多普勒频移,卫星周期,11,小时,58,分,卫星轨道半径,26560km,5,GPS,中的多普勒频移,6,在卫星可能引起多普勒效应的方向上的最大速度：,C/A,信号的载频：,卫星运动造成的最大多普勒频：,卫星造成的多普勒频移,7,捕获的三维搜索,8,捕获的三维搜索,信号中存在哪些卫星的信号，即存在哪些,PRN,码调制的信号；,对每一个存在的,PRN,码信号，提取其多普勒频移；,对每一个存在的,PRN,码信号，提取其伪码相位。,9,GPS,信号捕获的关键参数,卫星搜索的数量,捕获使用数据的长度,载波频率搜索范围和频率搜索步长,码相位搜索空间，码相位搜索步长,10,卫星搜索的数量,卫星搜索的数量范围：,032,颗 ；,卫星搜索数量对捕获精度没有影响,;,必须能成功捕获到,4,颗或更多颗卫星,;,两种搜索方式：,利用星历搜索方式：利用用户位置估计值、,GPS,时间估计值和最近几天内的历书，计算出卫星的位置，然后确定哪颗卫星为可见卫星 ；,满天搜索方式：搜索所有可能的卫星,PRN,码。,11,捕获使用数据的长度,使用的数据越长，捕获效果就越好，但使用较长的数据必然会使运算量增加；,限制捕获使用的数据长度的因素有两个：导航电文的跳变和,C/A,码的多普勒效应；,C/A,码的周期是,1ms,，所以至少需要,1ms,的数据才能完成捕获操作。,导航电文每个数据位的长度是,20ms,或者说是,20,个,C/A,码的长度,选用,10ms,的数据进行捕获时，可以不用考虑,C/A,码多普勒频移的影响。,12,频率搜索步长与数据长度的关系,13,0 1 2 3 4 5 6 7,搜索捕获原理,Incoming,code,Generated,code,Correlation,起始位置估计,14,捕获原理,1 2 3 4 5 6 7 8,Correlation,载频估计,15,串行搜索捕获方法,16,串行搜索捕获方法,串行搜索捕获方法,18,FFT,频域捕获方法,19,School of Electronic Engineering,PRN code demodulation,Incoming signal,Local PRN code,Result of multiplication,FFT,频域捕获方法,基于循环相关的快速捕获方法,基于循环相关的快速捕获方法,23,快速算法的改进,24,GPS,信号的跟踪,GPS,卫星信号是动态变化的，变化包括：,多普勒效应引起载波频率发生动态偏移；,伪随机码的起始时间回随着卫星与接收机间距离的变化而变化,。,两个跟踪环：,载波跟踪环和码跟踪环,25,载波跟踪环,接收到的,GPS,信号,26,载波跟踪环,解扩频后的信号,I,、,Q,支路的输出,27,载波跟踪环,噪声信号的表示,积分、去高频的后的,I,、,Q,支路的输出,28,鉴相器,29,鉴相器,30,载波跟踪环的输出,31,锁相环,32,滤波器前的鉴相器输出,33,滤波器后的鉴相器输出,34,环路滤波器和,VCO,的传递函数,环路传递函数,二阶锁相环的特性,35,自然频率,阻尼系数,二阶锁相环的特性,36,噪声带宽,自然频率与噪声带宽的关系,二阶锁相环的特性,37,阻尼系数,38,噪声带宽,39,School of Electronic Engineering,Frequency offsets is 20 Hz,40,School of Electronic Engineering,41,School of Electronic Engineering,42,Code Tracking:,Three local codes are generated and correlated with the incoming signal,码跟踪环,-,延迟锁定环,43,码跟踪环,-,延迟锁定环,44,延迟锁定环,基本结构,45,码跟踪环结构,46,School of Electronic Engineering,47,School of Electronic Engineering,48,School of Electronic Engineering,49,School of Electronic Engineering,50,School of Electronic Engineering,51,School of Electronic Engineering,52,码相位鉴别器,53,鉴别器输出与码元差的关系曲线,54,GPS,接收机的跟踪环,
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