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全球定位系统

抗干扰型卫星导航接收机中本地载波优化技术

宋捷 鲁祖坤 陈飞强 于美婷 孙广富

宋捷, 鲁祖坤, 陈飞强, 于美婷, 孙广富. 抗干扰型卫星导航接收机中本地载波优化技术[J]. 全球定位系统, 2021, 46(4): 106-112. doi: 10.12265/j.gnss.2021011701
引用本文: 宋捷, 鲁祖坤, 陈飞强, 于美婷, 孙广富. 抗干扰型卫星导航接收机中本地载波优化技术[J]. 全球定位系统, 2021, 46(4): 106-112. doi: 10.12265/j.gnss.2021011701
SONG Jie, LU Zukun, CHEN Feiqiang, YU Meiting, SUN Guangfu. The local carrier optimization technology in anti-jamming satellite navigation receiver[J]. GNSS World of China, 2021, 46(4): 106-112. doi: 10.12265/j.gnss.2021011701
Citation: SONG Jie, LU Zukun, CHEN Feiqiang, YU Meiting, SUN Guangfu. The local carrier optimization technology in anti-jamming satellite navigation receiver[J]. GNSS World of China, 2021, 46(4): 106-112. doi: 10.12265/j.gnss.2021011701

抗干扰型卫星导航接收机中本地载波优化技术

doi: 10.12265/j.gnss.2021011701
基金项目: 国家自然科学基金(62003354)
详细信息
    作者简介:

    宋捷:(1998—),女,硕士,研究方向为星基导航与定位技术

    鲁祖坤:(1989—),男,博士,讲师,研究方向为星基导航与定位技术

    陈飞强:(1989—),男,博士,副研究员,研究方向为星基导航与定位技术

    通讯作者:

    鲁祖坤 E-mail:luzukun@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: P228.4

The local carrier optimization technology in anti-jamming satellite navigation receiver

  • 摘要: 载波数字振荡器(NCO)是导航接收机中对接收信号进行载波剥离处理的关键部分. 在接收机的基带数字信号处理模块中,NCO通过量化位宽和地址字长分别对本地载波信号的幅值和频率进行量化,即通过存储器数据的位宽和深度设计本地载波. 在给定输入信号/干扰动态范围下,根据本地载波的特点,优化设计了载波NCO中只读存储器(ROM)的幅值量化位宽和地址字长,使其适应实际工程需求,在保证信噪比(SNR)损耗和频率误差的条件下避免了本地载波存储的冗余. 实验结果表明:从需求出发设计导航接收机本地载波的最优位宽和深度,可保证数字下变频SNR损耗小于0.1 dB,本地载波实际输出频率相对误差小于0.1%,且最优位宽和深度小于优化前,减小了存储资源占用率,有效地提高了本地载波输出信号在动态信号和干扰下的适应性.

     

  • 图  1  I/Q数字下变频

    图  2  数控振荡器

    图  3  典型场景下优化前后的量化位宽

    图  4  典型场景下优化前后的地址字长

    表  1  量化位宽优化分析

    输入SNR/dB平均值标准差
    −203.170.465 8
    03.550.431 8
    104.730.562 7
    308.140.808 5
    5011.220.314 7
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    表  2  量化位宽优化前后分析 dB

    输入SNR优化前SNR损耗优化后SNR损耗
    N=3N=7N=15
    −200.077 60.063 60.061 50.047
    00.112 90.064 50.069 70.069
    100.540 70.071 00.073 00.053
    3011.247 50.181 80.071 20.052
    5030.907 27.148 00.067 20.051
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    表  3  量化位宽典型场景分析 dB

    输入SNRSNR损耗
    B=8B=12优化后
    −200.027 60.014 00.017 0
    −100.020 20.014 70.092 5
    00.016 60.016 20.015 5
    100.014 10.014 90.003 7
    200.038 40.014 80.000 9
    300.009 00.015 30.011 8
    400.075 30.013 70.065 0
    500.494 20.016 60.092 1
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    表  4  数据长度参数优化

    数据长度/ms${J_o}$${\delta _{f1}}$/%${T_{{\rm{sum}}} }$/s
    0.170.081 00.256 3
    0.570.014 41.552 0
    1.060.019 64.723 9
    2.070.024 914.913 5
    5.050.015 1167.240 0
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    表  5  地址字长优化数据及性能分析

    ${f_o}$/Hz${J_o}$${\delta _{f{\rm{1}}}}$/%${\delta _{f{\rm{2}}}}$/% ${f_{ {J_o} } }$
    2 00029.875 000.006 832 197.35
    20 00021.302 500.004 9420 261.50
    100 00040.299 500.005 15100 295.00
    240 00020.085 420.009 37240 182.50
    1 000 00030.004 800.005 301 000 005.00
    5 000 00030.002 190.002 934 999 963.00
    8 000 00020.002 460.000 008 000 197.00
    10 000 00040.017 700.000 0010 001 770.00
    12 000 00030.016 670.000 0012 002 000.00
    14 000 00030.016 430.000 0014 002 300.00
    15 000 00020.032 930.004 9314 995 800.00
    15 240 00020.000 210.009 7715 241 602.00
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    表  6  地址字长优化前后分析

    ${f_o}$/Hz${\delta _{f{\rm{1}}}}$/%${\delta _{f{\rm{2}}}}$/%
    优化前优化后优化前优化后
    2 0009.875 009.867 50 0.000 000.006 83
    20 0001.302 501.307 500.000 000.004 94
    100 0000.288 050.295 000.012 110.005 15
    240 0000.091 880.076 040.025 190.009 37
    1 000 0000.000 500.000 500.005 300.005 30
    5 000 0000.000 740.000 740.002 930.002 93
    8 000 0000.002 460.002 460.000 000.000 00
    10 000 0000.020 030.017 700.037 720.000 00
    12 000 0000.016 670.016 670.000 000.000 00
    14 000 0000.016 430.016 430.000 000.000 00
    15 000 0000.026 640.028 000.006 290.004 93
    15 240 0000.022 870.010 510.023 610.009 77
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    表  7  地址字长典型场景分析

    本地载波标准频率/MHz频率相对误差/%
    J=12优化后
    12.00.11160.1117
    12.50.06800.0772
    13.00.03460.0346
    13.50.07410.0741
    14.00.08570.0854
    14.50.06900.0759
    15.00.03000.0340
    15.50.08860.0884
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  • 收稿日期:  2021-01-17
  • 网络出版日期:  2021-08-16

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