[發明專利]一種消除多普勒頻偏的方法、接收機及系統

有效

• 申請號: 201110288827.3
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN103023833A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 鄧中亮;尹露;楊磊;劉昆;孫剛;張璐;劉敬超;席岳;李曉敏
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04B1/16
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 張耀光

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種消除多普勒頻偏的方法、接收機及系統。

背景技術

近年來，隨著人們物質生活水平的不斷提高，越來越多的人對自身以及周圍事物的位置信息產生了強烈的依賴性。衛星定位技術的普及，使得人們能夠更便捷、更及時、更準確的獲得所需的位置信息。據統計，在人們所使用的信息中有80％以上的信息與“位置”有關。然而，雖然現在對于普通環境下的GPS定位技術已經比較成熟，但隨著人們對位置信息越來越多的需求，還需要對諸如處于相對運動狀態等特殊環境下的物體進行定位，以便將此類物體的精確位置提供給有需要的群體。

對于GPS定位系統，雖然導航衛星發射的信號的載波頻率是固定不變的，但由于衛星與接收機之間有相對運動，接收機實際接收到的信號頻率存在多普勒頻偏，當接收機剝離載波時，需要將本地復現的載波頻率與實際接收的載波頻率對準，接收機使用跟蹤環路來實現對接收信號頻率的實時跟蹤，進行定位。參見圖1，為現有技術采用的在普通跟蹤環路前增加一級旋轉跟蹤環路實現對接收信號的跟蹤，如圖1所示，將輸入信號S(t)與跟蹤解調模塊(Tracking?demodulator)輸出的本地信號DS(θ(t)+Δθ)和DS(θ(t)-Δθ)分別混頻相乘，得到的輸出經低通濾波器后相減，將得到的相位差反饋給跟蹤解調模塊，從而完成對相對運動產生的相位變化θ(t)的跟蹤。對于動態性較低的載體，GPS信號的多普勒變化率較小，使得只需要使用二階或三階跟蹤環路就可實現對接收信號的跟蹤；當載體處于高動態運動狀態時，多普勒變化率會隨載體動態性的增大而增大，可以通過提高環路階數的方法來跟蹤接收信號。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

當需要定位的載體處于旋轉(100-300轉/秒)的狀態，旋轉的狀態會帶來超高的多普勒變化率，例如對于以200轉/秒旋轉的直徑10厘米的載體，1毫秒內多普勒變化可達近300Hz，會帶來較大的多普勒頻偏，如果跟蹤旋轉載體的GPS信號，需要接收機增加更高階的跟蹤環路，而更高階跟蹤環路穩定性差，極易導致環路失鎖，導致不能準確跟蹤。

發明內容

為了對旋轉載體的GPS信號進行準確跟蹤，本發明實施例提供了一種消除多普勒頻偏的方法、接收機及系統。所述技術方案如下：

一種消除多普勒頻偏的方法，所述方法包括：

接收GPS信號，所述GPS信號包含旋轉載體旋轉引起的第一多普勒頻偏；

獲取所述旋轉載體的旋轉參數；

根據所述旋轉參數計算得到第二多普勒頻偏；

構造包含所述第二多普勒頻偏的本地載波信號；

將所述本地載波信號與所述GPS信號進行混頻，濾波，消除所述GPS信號包含的所述第一多普勒頻偏。

所述接收GPS信號，具體包括：

接收GPS中頻信號、所述旋轉載體平移引起的多普勒頻偏和所述旋轉載體旋轉引起的第一多普勒頻偏。

所述根據所述旋轉參數計算得到第二多普勒頻偏，具體為：

所述旋轉參數包括轉動頻率及轉動相位；

根據所述轉動頻率和所述旋轉載體的半徑得到多普勒頻偏最大值，根據所述多普勒頻偏最大值、所述轉動頻率及所述轉動相位計算得到所述第二多普勒頻偏。

所述將所述本地載波信號與所述GPS信號進行混頻，濾波，消除所述GPS信號包含的所述第一多普勒頻偏之后，還包括：

如果所述GPS信號中還存在所述第一多普勒頻偏，修正所述第二多普勒頻偏；

相應地，重新構造包含所述修正的第二多普勒頻偏的本地載波信號；將所述重新構造的本地載波信號與所述GPS信號進行混頻，濾波，消除所述GPS信號包含的所述第一多普勒頻偏。

一種消除多普勒頻偏的接收機，包括：

接收模塊，用于接收GPS信號，所述GPS信號包含旋轉載體旋轉引起的第一多普勒頻偏；

獲取模塊，用于獲取所述旋轉載體的旋轉參數；

計算模塊，用于根據所述旋轉參數計算得到第二多普勒頻偏；

構造模塊，用于構造包含所述第二多普勒頻偏的本地載波信號；

消除模塊，用于將所述本地載波信號與所述GPS信號進行混頻，濾波，消除所述GPS信號包含的所述第一多普勒頻偏。

所述接收模塊，具體用于：

接收GPS中頻信號、所述旋轉載體平移引起的多普勒頻偏和所述旋轉載體旋轉引起的第一多普勒頻偏。

所述計算模塊，具體用于：