抗旋转BD接收机跟踪环路设计

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1、第34卷第2期2016年4月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINAV01．34No．2April2016抗旋转BD接收机跟踪环路设计胡铁乔，刘瑞杰，李瑞琴(中国民航大学智能信号与图像处理重点实验室，天津300300)摘要：在栽体旋转情况下，接收机接收到的导航卫星信号会附加较大的多普勒频移，导致接收机跟踪性能下降，甚至失锁。针对这一问题，提出一种使接收机能正常跟踪载体旋转情况下导航卫星的设计方案。该设计在传统环路基础上加入辅助通道．实现栽体旋转转速的实时估计以辅助环路

2、跟踪。经过仿真验证，改进之后的环路能够有效降低载体旋转造成的不良影响．达到正常信号的跟踪效果。关键词：载体旋转；导航卫星信号；跟踪环路；多普勒频移中图分类号：TN967．1；V249文献标志码：A文章编号：1674—5590(2016)02—0015—04Trackingloopdesignofanti-rotationBDreceiverHUTieqiao，LIURuijie，LIRuiqin(IntelligentSignalandImageProcessingKeyLabofTianjin,CAuc,Tianjin

3、300300,China)Abstract：Inthecaseofcarrierrotation，thenavigationsatellitesignalreceivedbyreceiverwillhaveadditionallagerDopplerfrequeneyshift，resultinginadeclineinthereceivertrackingperformanceandevenfailure．Inordertosolvethisproblem，aschemeisproposedtohelptherecei

4、vertracknavigationsatellitenormallywithrotatingcarrier．Basedontraditionalloop，theaddingofauxiliarychannelrealizesreal—timeestimationofrotatingspeedtoassistlooptracking．Simulationprovesthattheimprovedloopcaneffectivelyreducetheadverseeffectscausedbycarrierrotation

5、andachievenormalsignaltracking．Keywords：carderrotation；navigationsatellitesignal；trackingloop；dopplerfrequencyshift国内对于高速旋转载体的定位导航有实际的需求，如炮弹类(旋转半径r<100mm，30Hz<旋转频率厂<300nz)定位导航和战略火箭类(500mm<旋转半径r<2m，旋转频率f<10nz)定位导航。载体在旋转过程中会对导航卫星信号造成遮蔽，导致接收天线无法正常接收导航卫星信号。目前有2种方法可使接

6、收天线正常接收导航卫星信号：①将多个接收天线均匀布置在高速旋转载体表面上，使接收天线可以正常接收卫星导航信号Ⅲ；②将环状微带天线安放在高速旋转的载体上，使接收天线可以正常接收卫星导航信号【2】。这两种方法基本能够保证卫星信号的连续接收，但天线相位中心偏离载体的旋转轴，导致载体在高速旋转情况下接收到的导航卫星信号相位存在与载体转速和相位中心偏移量有关的调制效应，这种影响会使天线接收到的导航卫星信号发生很大变化，致使接收机工作异常，发生失锁[31。国外已经实现智能炮弹和智能火箭弹的列装，但尚未提及具体细节。目前国内文献多为旋

7、转信号的建模以及旋转对环路不同方面的影响，很少涉及对环路的改进措施。因此实现抗旋转北斗(BD)接收机中跟踪环路的设计具有一定的现实意义。本文提出一种新的接收机跟踪环路，新环路在传统跟踪环路[41的基础上新增一个辅助通道，对主通道进行二次解调，可有效降低载体旋转对接收机跟踪环路的影响，实现导航卫星信号在载体旋转下的正常跟踪。1高速旋转下的信号模型1．1旋转模型的建立高速旋转载体不但拥有质点高动态的运动特性，而且新增了高速旋转的姿态特性，给BD接收信号带收稿日期：2015—09—16；修回日期：2015—10—21基金项目：

8、国家自然科学基金项目(61271404，61471363)；中央高校基本科研业务费专项(3122014D008)作者简介：胡铁乔(1970一)，男，河南洛阳人，副教授，硕士，研究方向为自适应信号处理、阵列信号处理、硬件系统的设计与实现一16一中国民航大学学报2016年4月来较大影响，引起BD接收机失锁[51。为了分析