[发明专利]一种二进制偏移载波射频导航信号跟踪方法

摘要

一种二进制偏移载波的无模糊跟踪方法，针对BOC信号的多峰问题，设计了独特的跟踪思路和方法。提供了有效的适用于BOC(m,n)的跟踪。首先将副载波信号用载波信号代替，生成BPSK信号，通过BPSK方法对信号进行捕获，消除信号的多峰。在信号捕获后，采用BPSK方法对信号进行跟踪；同时根据生成扩频码的数字频率合成器码相位累加器的变化，实时生成副载波信号，将副载波信号与扩频码相乘生成新的扩频码。在载波/码环环路跟踪稳定后，改变载波数字频率合成器的本振频率参数，生成新的载波，同时将扩频码切换为新的扩频码，载波切换为新的载波，对信号进行跟踪，达到更高的跟踪精度。本方案结构简单，资源占用量少，通用性强，有效减小FPGA的功耗。

主权项

一种二进制偏移载波射频导航信号跟踪方法，其特征在于步骤如下：(1)FPGA接收二进制偏移载波射频导航信号BOC(n,m)，将射频导航信号BOC(n,m)下变频到中频信号后，再经模数转换器采样得到中频为f₀的数字导航信号BOC_IF(n,m)；(2)FPGA通过码数字频率合成器生成本地BPSK扩频码Code_bpsk_local，所述本地BPSK扩频码的码速率为f_c＝m*1.023MHz；BPSK扩频码的频率控制字其中N为码数字频率合成器中相位累加器的位宽，f_clk为FPGA的工作主钟频率，将化简为没有最小公约数的分数形式后，将数字频率合成器的相位累加器位宽拓展为N'，所述N'等于N+m'‑1；(3)根据步骤(2)中本地BPSK扩频码变化的相位累加器生成本地副载波Code_{deputy_carr}_local，所述本地副载波码速率为f_c′＝n*1.023MHz；(4)调整本地BPSK扩频码与本地副载波，使得在本地扩频码由0跳变到1的翻转时刻与本地副载波由0跳变到1的翻转时刻对齐；(5)通过载波数字频率合成器生成本地中频载波Carr_bpsk_local，并利用本地中频载波与步骤(2)中的本地BPSK扩频码生成中心频率为(f₀+n*1.023)MHz的BPSK信号，所述本地中频载波中心频率为f_IF＝(f₀+n*1.023)MHz；本地载波数字频率合成器的载波频率控制字为其中M为载波数字频率合成器中相位累加器的位宽；(6)利用步骤(5)中得到的频率为(f₀+n*1.023)MHz的BPSK信号代替步骤(1)中得到的中心频率为f₀的中频导航信号BOC_IF(n,m)进行导航信号捕获，获得射频导航信号的粗略码相位和载波频率频偏，并得到中心频率为(f₀+df_carr+n*1.023)MHz的BPSK信号，其中df_carr为捕获得到的载波多普勒频率；(7)利用步骤(6)中获得的载波频率和码相位生成中心频率为本地跟踪中频载波和本地跟踪BPSK扩频码Code′_{deputy_carr}_local，所述本地跟踪中频载波的中心频率为(f₀+df_carr+n*1.023)MHz；所述本地跟踪BPSK扩频码的码速率为${f_c}^{\′}=(f_c+\frac{{\mathrm{df}}_{\mathrm{carr}}}{N1})\mathrm{MHz},$其中所述floor(x)表示x整数部分向下取整；(8)根据步骤(7)中本地BPSK扩频码数字频率合成器的相位累加器生成本地副载波Code′_{deputy_carr}_local，所述本地副载波码速率为(9)利用步骤(7)中生成的本地跟踪中频载波和本地跟踪BPSK扩频码进行射频导航信号的跟踪；所述跟踪采用两环跟踪，分别为载波跟踪环路和码跟踪环路；(10)分别对载波鉴相环和码鉴相环的二阶滤波器进行锁定判定，判断步骤(9)的跟踪是否稳定，具体为：将载波鉴相环二阶滤波器的累加器当前输出值Acc_carr(n)与上一次累加器输出值Acc_carr(n‑1)相减得到差值Accdt_carr，若差值Accdt_carr连续K1次小于预设的门限C1，则载波环路跟踪稳定，输出载波环路锁定标志；否则，载波环路跟踪不稳定，载波环路继续进行跟踪；将码二阶滤波器的累加器当前输出值Acc_code(n)与上一次累加器输出值Acc_code(n‑1)相减得到差值Accdt_code，若差值Accdt_code连续K2次小于预设的门限C2，则码环路跟踪稳定，输出码环路锁定标志；否则，码环路跟踪不稳定，码环路继续进行跟踪；若载波环路和码环路均锁定，则输出环路锁定标志，进入步骤(11)；(11)将步骤(8)得到的本地副载波Code′_{deputy_carr}_local与步骤(7)中产生的本地跟踪BPSK扩频码Code′_{deputy_carr}_local相乘，产生一个新的本地跟踪扩频码信号Code_boc＝Code′_bpsk_local*Code′_{deputy_carr}_local；所述本地扩频码信号的码速率为${f_c}^{\′\′\′}=\frac{2*n}{m}*1.023\mathrm{MHz};$(12)通过载波数字频率合成器生成本地跟踪中频载波Carr″_boc_local，所述本地中频载波的中心频率为f_IF＝(f₀+df_carr)MHz；(13)利用步骤(12)中生成的本地跟踪中频载波Carr″_boc_local和步骤(11)产生的本地跟踪扩频码Code_boc进行射频导航信号的跟踪；所述跟踪采用两环跟踪，分别为载波跟踪环路和码跟踪环路；(14)判断步骤(13)中的载波跟踪环路和码跟踪环路是否锁定，若载波跟踪环路和码跟踪环路均锁定，则进行后续信息处理，若失锁，则返回步骤(2)，若载波跟踪环路和码跟踪环路有一个未锁定或均未锁定，则返回步骤(13)，继续进行跟踪。