全球卫星导航体系GNSS(Global Navigation Satel-lite System)在政治、经济以及军事等多个范畴都具有重要意义。从飞机、轿车到个人手持通讯终端，都能看到GNSS定位技能，GNSS体系在民用范畴运用非常广泛，对国民经济建造也起到了重要作用。现在全球现已运用和揭露研制的GNSS 体系一共有以下四个，美国的GPS 导航体系、俄罗斯的GLONASS 导航体系、欧盟的GALILEO导航体系和我国的斗极导航体系。
跟着技能的前进、运用需求的添加，卫星导航以全天候、主动化、高功率、高精度等明显特色及其所独具的定位导航、精细丈量、授时校频等多方面的强壮功用，已进入很多的运用范畴，使卫星导航成为了继蜂窝移动通讯和互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。跟着我国自主卫星导航体系斗极体系建造的全面打开，斗极的运用将敏捷推行，结合卫星导航与通讯、多媒体等的多方面需求。面向群众及职业的导航运用，研制高功能多模高活络度导航基带芯片及多模导航基带IP 核，将对进步我国中心导航产品技能水平和市场占有率，为重大专项典型示范项目供给自主中心芯片和解决方案。
天线接收到的GPS 信号功率一般为-130 dBm,但在室内、森林、城市等杂乱环境下，GPS信号验证衰减可达20~30 dB,此刻一般GPS 接收机不能完结正确的捕获和盯梢。本文根据了高活络度数字基带芯片的研讨布景，对经典载波盯梢环进行修正，规划完结了高活络度盯梢环路规划，高活络盯梢环路接收机完结了正确的捕获和盯梢。
1 自主盯梢环路规划
1.1 自主盯梢环路规划
卫星信号由3部分组成：导航电文、伪随机扩频(C/A)码和载波。基带信号处理器同步进程包含捕获和盯梢。捕获是一个对卫星和接收机相对运动引起的载波多普勒频偏和C/A 码相位偏移进行大略估量的二维查找进程，捕获完结后这两个参数用来初始化盯梢环路。
盯梢环路进行了准确地相位同步和盯梢，然后完结了载波的剥离和C/A码的剥离，终究得到了导航电文用于导航解算。
自主捕获通道所得成果中的卫星号、扩频码相位这些信息输入至卫星扩频码产生器，发动了扩频码序列的产生，包含超前0.5 码片、即时码片和滞后0.5 码片共3 路序列，然后与本地伪码信号进行相关处理，经过扩频码盯梢环路与载波盯梢环路的有关运算，使载波环路和码环路坚持了确定状况。程序结构如图1所示。
盯梢环路包含了载波盯梢环和码盯梢环，两个环路相互影响，只要两个环路一起确守时，才干解调出导航电文。载波盯梢环路对环境噪声、晶振的相位噪声和动态应力等愈加活络，比码盯梢环路更简单失锁，因而成为接收机的要害和规划难点。
1.2 码盯梢环路
因为码盯梢环DDLL算法可用软件完结，并能保证伪码延时准确到1%个码片内。因而，自主码盯梢环选用了此方法进行伪码相位盯梢的，即使用本地码产生器产生了相位超前、滞后信号并与输入的信号相关，比较两支路成果以获取码相位差错信号来操控码DCO并产生与输入码相位共同的本地码信号。
码环鉴相器的输入为同相/正交支路码相位超前/滞后的相关信号。码相关产生时环路进入了盯梢状况，假定d = 2δ，d 为相位超前与滞后支路的相位距离，则超前一滞后型非相干DDLL环的操控量B(k) 可由式(1)获得：
别离表明鉴相器的增益系数和鉴相特性函数。GPS C/A码的码长为L = 1 023,BD C/A码的码长为L = 2 046,码元宽度为tc =20 ms,其相关函数为：
由此可得鉴相器的鉴相特性函数：
鉴相特性函数为相关距离与码相位误差的函数。
若界说(-δ，δ) 为鉴相线性规划，鉴相特性函数在ε = 0 处的斜率D′(ε，δ) 为DDLL环的鉴相增益，Dmax (ε，δ) 为盯梢牵引规划。
1.3 载波盯梢环路规划
载波的同步包含了捕获和盯梢两个进程，载波捕获即多普勒频移的大略估量已由快捕通道的捕获算法完结，而准确的载波相位及多普勒频移盯梢则经过反应盯梢操控环路完结。本方案选用一种非相干的FLL环–叉积主动频率盯梢环(CPAFC)加锁相盯梢算法作为载波盯梢方法。在经过捕获算法进行伪码捕获后，载波多普勒频移规划被“牵引”到了500 Hz,为了使多普勒频移进入叉积鉴频器的线性工作规划，算法上首先选用叉积鉴频器将频率从几百赫兹降到几赫兹，然后使用锁相环进行准确的频率盯梢。
叉积主动频率盯梢环鉴频算法为：
假定接连量测进程中调制数据位不变，即有D(k)D(k – 1) = 1.在预检积分时刻内载体机动形成的频率偏移可视为恒值，则有Δfd ≡ Δfd (k) = Δfd (k – 1) 建立。而因为Φk = Δfd (k) – tk + Φ0 ,则：
输出与单位时刻距离内的相位改变成正比，可以用此输出量操控载波DCO 以到达频率盯梢的意图。该算法上要求在同一数据位内核算，在信噪比较低的情况下仍能获得较好的功能[7].
设定相干积分时刻为20 ms,载波固定频偏为2 Hz,环路带宽为10 Hz,当输入信号由-140 dBm 削弱至-160 dBm 时的仿真效果图如图2~图5所示。
由图2~图5 可知，当输入信号功率小于-150 dBm时，选用传统的环路盯梢战略现已不能完结安稳的盯梢，必需要规划新的盯梢方法。
2 高活络的盯梢环路规划
在现有多款GPS、BD、GLONASS接收机基带算法和电路基础上，使用GNSS 研制渠道和开发板，进一步实验和验证进步接收机自主活络度的方法。选用共用式匹配滤波器和相关器等活络高效的电路结构，匹配滤波器用于查找和捕获，相关器用于盯梢。不同通道、GPS和斗极二号分时共用同一匹配滤波器和相关器，以电路速度交换电路规划等手法，进步了体系的处理才能，然后到达了进步捕捉活络度，减小发动时刻，削减伪捕捉现象，减小电路规划等意图。
算法上，选用了相干积分与非相干积分相结合的方法完结弱信号捕捉与盯梢。相干积分的功率高于非相干积分，但相干积分受比特符号回转的约束，且会减小频率查找的步长，相干积分时刻难以很长，所以只能选用相干积分与非相干积分相结合的方法，可将总的积分时刻添加到秒级，以到达高活络度的意图。
按照如图6所示将经典载波盯梢环做出修正，中心思维是将传统的单点积分数据转化成一列数据，对该数据进行FFT改换后，可进步载波频率的估量精度，然后进步体系的盯梢活络度，根本到达了高活络度盯梢环路规划的要求。设定相干积分时刻PIT=20 ms,预设频偏为20 Hz,当输入信号功率为-150~-160 dBm 时的仿真图如图8~图9所示。
由图7~图9可知，在弱信号情况下，环路仍旧具有较强的频率盯梢才能。
3 结语
本文根据数字基带芯片的研讨布景，规划并完结了GPS和BD2载波盯梢环路规划。供给了一种高活络的载波盯梢环路的仿真与完结，是高活络度接收机完结的中心技能。
