[發(fā)明專利]一種大頻偏抑制載波跟蹤的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010673973.7
• 申請(qǐng)日: 2020-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111917452B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜建;蔣衛(wèi)鋒;劉峙峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都國(guó)恒空間技術(shù)工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/185
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/185;H04L27/26
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 楊保剛

1.一種大頻偏抑制載波跟蹤的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：對(duì)載波頻率進(jìn)行第一級(jí)射頻模擬信號(hào)的開(kāi)環(huán)估計(jì)粗略同步，根據(jù)估計(jì)結(jié)果引導(dǎo)直接數(shù)字頻率合成器的輸出控制接收機(jī)的本振源輸出頻率實(shí)現(xiàn)載波頻率快速粗同步；所述第一級(jí)射頻模擬信號(hào)的開(kāi)環(huán)估計(jì)粗略同步采用基于衛(wèi)星星歷的預(yù)校正及補(bǔ)償計(jì)算控制直接數(shù)字頻率合成器的輸出作為接收機(jī)的本振源的參考輸入；

步驟2：將射頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

步驟3：對(duì)載波頻率進(jìn)行第二級(jí)數(shù)字信號(hào)的閉環(huán)精確同步，調(diào)整數(shù)控振蕩器的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)載波頻率和相位精確同步跟蹤；所述第二級(jí)數(shù)字信號(hào)的閉環(huán)精確同步采用科斯塔斯環(huán)載波同步算法。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大頻偏抑制載波跟蹤的方法，其特征在于：所述基于衛(wèi)星星歷的預(yù)校正及補(bǔ)償計(jì)算具體為：采用地心地固坐標(biāo)系計(jì)算衛(wèi)星與接收機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，計(jì)算多普勒頻移，根據(jù)多普勒頻偏預(yù)計(jì)結(jié)果調(diào)整直接數(shù)字頻率合成器的輸出作為本振源的參考輸入。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大頻偏抑制載波跟蹤的方法，其特征在于：所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算具體為：利用衛(wèi)星星歷獲得衛(wèi)星位置，進(jìn)而計(jì)算衛(wèi)星在地心地固坐標(biāo)系中的瞬時(shí)速度，同時(shí)獲取接收機(jī)在地心地固坐標(biāo)系中的位置及瞬時(shí)速度，將接收機(jī)速度矢量、衛(wèi)星速度矢量向衛(wèi)星與接收機(jī)連線矢量做投影運(yùn)算。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大頻偏抑制載波跟蹤的方法，其特征在于：根據(jù)如下公式計(jì)算多普勒頻率：

其中，c為光速，v_S為衛(wèi)星在地心地固坐標(biāo)系中的瞬時(shí)速度在衛(wèi)星與接收機(jī)連線矢量上的投影，v_R為接收機(jī)在地心地固坐標(biāo)系中的瞬時(shí)速度在衛(wèi)星與接收機(jī)連線矢量上的投影；

衛(wèi)星、接收機(jī)向?qū)Ψ娇拷鼤r(shí)取±、上方的運(yùn)算符，遠(yuǎn)離時(shí)取±、下方的運(yùn)算符。

5.一種大頻偏抑制載波跟蹤的系統(tǒng)，其特征在于：包括模擬前端、基于星歷的頻偏估計(jì)模塊、直接數(shù)字頻率合成器、A/D轉(zhuǎn)換及帶通濾波、數(shù)字下變頻、科斯塔斯環(huán)同步載波模塊，模擬前端的輸入端連接天線的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換及帶通濾波的輸入端連接模擬前端的輸出端，A/D轉(zhuǎn)換及帶通濾波的輸出端連接數(shù)字下變頻的輸入端，基于星歷的頻偏估計(jì)模塊控制直接數(shù)字頻率合成器的輸出作為模擬前端的本振源的參考輸入，科斯塔斯環(huán)同步載波模塊的輸出控制數(shù)字下變頻的數(shù)控振蕩器輸出頻率。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大頻偏抑制載波跟蹤的系統(tǒng)，其特征在于：所述科斯塔斯環(huán)同步載波模塊包括90°移相器、第一乘法器、第二乘法器、第一低通濾波器、第二低通濾波器、第三乘法器和環(huán)路濾波器，數(shù)字下變頻的數(shù)控振蕩器的輸出信號(hào)分為兩路，一路輸出信號(hào)接入第一乘法器的一個(gè)輸入端，另一路輸出信號(hào)經(jīng)90°移相器后接入第二乘法器的一個(gè)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換及帶通濾波輸出的數(shù)字信號(hào)分為兩路分別接入第一乘法器、第二乘法器的另一個(gè)輸入端，第一乘法器、第二乘法器的輸出端經(jīng)第一低通濾波器、第二低通濾波器后接入第三乘法器的兩個(gè)輸入端，第三乘法器的輸出端接入環(huán)路濾波器，環(huán)路濾波器的輸出接入數(shù)字下變頻的數(shù)控振蕩器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大頻偏抑制載波跟蹤的系統(tǒng)，其特征在于：所述環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)如下：

其中，C₁、C₂為環(huán)路濾波器系數(shù)：K為整個(gè)科斯塔斯環(huán)的環(huán)路增益，ξ為阻尼系數(shù)，ω_n為自然角頻率，T_s為采樣周期。