一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统及跟踪方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统及跟踪方法，包括卫星信号频率测量模块、FPGA可编程模块、精密频率源模块、自适应频标产生模块、显示模块和电源模块；卫星信号频率测量模块的信号输出端连接FPGA可编程模块的信号输入端，FPGA可编程模块的信号输出端和精密频率源模块的信号输出端分别连接自适应频标产生模块的信号输入端，自适应频标产生模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端；本发明专利技术能够大幅度提高北斗卫星信号的位置服务能力和定位精度，加强北斗卫星时频系统的稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统及跟踪方法


[0001]本专利技术涉及一种频标跟踪系统及跟踪方法，尤其涉及一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统及跟踪方法。

技术介绍

[0002]在北斗时频信号跟踪系统中，传统的相位比对方法（如传统的锁相环PLL等）是建立在固定频标基础之上，而针对异频信号之间的相位比对、测量和控制，主要依靠信号之间稳定的频率关系（如异频锁相环DFPLL等）。由于复杂的空地背景对卫星信号的干扰或北斗时频领域各自的应用特点，接收机实时接收到的信号频率（即被测频率信号的频率）往往是不同的，并经常伴有噪声，由此导致了频标信号和被测频率信号之间频率关系的复杂性，无法保证频率跟踪系统的稳定性和准确度，大大降低了北斗导航定位的精度和位置服务能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统及跟踪方法，采用群周期相位比对方法，能够大幅度提高北斗卫星信号的位置服务能力和定位精度，加强北斗卫星时频系统的稳定性和可靠性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统，包括卫星信号频率测量模块、FPGA可编程模块、精密频率源模块、自适应频标产生模块、显示模块和电源模块；卫星信号频率测量模块的信号输出端连接FPGA可编程模块的信号输入端，FPGA可编程模块的信号输出端和精密频率源模块的信号输出端均与自适应频标产生模块的信号输入端连接，自适应频标产生模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端；所述的卫星信号频率测量模块采用可编程计数器，用以获取北斗卫星信号频率的频率粗测值即北斗卫星信号频率整数部分的值；所述的FPGA可编程模块采用FPGA，用以生成所述的可编程计数器以及控制自适应频标产生模块生成自适应频标信号；所述的自适应频标产生模块，采用DDS，用以产生自适应频标信号；所述的精密频率源模块，采用OCXO，用以产生自适应频标产生模块的外部时钟频率标准信号；所述的显示模块，用于接收自适应频标产生模块输出的频率跟踪结果并进行显示。
[0005]所述的FPGA采用Cyclone IV芯片EP4CE75。
[0006]所述的可编程计数器由FPGA硬件描述语言通过编程实现。
[0007]所述的DDS采用DDS芯片AD9858。
[0008]所述的OCXO采用OSA 高性能5MHz OCXO8607B。
[0009]所述的自适应频标产生模块的输入端和精密频率源模块的输出端分别设置有SMA输入接口和BNC输出接口，SMA输入接口用于连接输入信号电缆，BNC输出接口用于连接输出信号电缆。
[0010]一种基于北斗时频的自适应频标跟踪方法，包括以下步骤：步骤1：利用卫星信号频率测量模块，对北斗卫星信号频率进行测量，获取被测频率信号的频率粗测值即北斗卫星信号频率整数部分的值；步骤2：建立FPGA与DDS之间的通信协议，使自适应频标产生模块能够识别来自FPGA可编程模块的信息；步骤3：将被测频率信号的频率粗测值送到FPGA可编程模块，通过DDS频率字转换算法，将被测频率信号的频率粗测值转换为相应的频率字，频率字产生后被保存在FPGA可编程模块的存储器中；步骤4：根据FPGA与DDS之间的通信协议，被保存在FPGA可编程模块的存储器中的频率字控制自适应频标产生模块合成出与被测频率信号的频率粗测值大小相同的自适应频标信号。
[0011]步骤1中所述的获取被测频率信号的频率粗测值的方法为：步骤1.1：利用FPGA内部的锁相环产生高频时钟信号，所述的高频时钟信号通过由FPGA硬件描述语言编程实现的分频器产生闸门信号，闸门信号通过脉冲变换电路将矩形脉冲转换为线脉冲产生闸门时间；步骤1.2：将被测频率信号送入卫星信号频率测量模块，即可编程计数器，在闸门时间内对被测频率信号进行无间隙计数并获得计数值；步骤1.3：通过计数值获取被测频率信号的频率粗测值。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术利用被测频率信号的频率粗测值获取自适应频标产生模块的控制信号，即通过被测频率信号的频率粗测值产生具有自适应频率值的自适应频标信号，被测频率信号与自适应频标信号之间具有微小的相对频率偏差，保证了群周相位比对方法的可行性和有效性，有利于被测频率信号与自适应频标信号之间的相位同步以及群周期的产生，更有利于发现群相位差和群量子化相位的科学变化规律；进一步的，通过自适应频标信号的自适应性，实现了射频范围内任意频率信号相位的直接测量、比对和处理，避免了北斗时频测量中异频相位处理方法的原理性缺陷，即具有复杂频率关系或大频率差异下相位测量、比对和处理的困难，有效解决了具有复杂频率关系或大频率差异下的相位比对问题，大大扩宽了频率测量的范围，实现了射频范围内任意可变卫星信号的实时频率跟踪。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本专利技术的原理框图。
具体实施方式
[0015]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]如图1所示，本专利技术所述的一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统，包括卫星信号频率测量模块、FPGA可编程模块、精密频率源模块、自适应频标产生模块、显示模块和电源模块；卫星信号频率测量模块的信号输出端连接FPGA可编程模块的信号输入端，FPGA可编程模块的信号输出端和精密频率源模块的信号输出端均与自适应频标产生模块的信号输入端连接，自适应频标产生模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端。
[0017]所述的卫星信号频率测量模块由可编程计数器组成，用以产生北斗卫星信号频率的频率粗测值，即北斗卫星信号频率整数部分的值；所述的可编程计数器由FPGA（现场可编程门阵列）硬件描述语言通过编程产生，该可编程计数器区别于传统的实物计数器，相位噪声低，灵敏度高，闸门响应时间快；所述的FPGA可编程模块采用FPGA，优选的，可采用Cyclone IV芯片EP4CE75，用以生成所述的可编程计数器以及控制自适应频标产生模块生成自适应频标信号；所述的精密频率源模块，采用OCXO（高稳定度晶体振荡器），优选的，可采用采用OSA 高性能5MHz OCXO8607B，时钟频率的秒级频率稳定度为10
‑
13
量级，用以产生自适应频标产生模块的外部时钟频率标准信号；精密频率源模块的5MHz时钟频率作为DDS的外接时钟频率，通过FPGA产生的频率字对DDS外接时钟频率的控制，使所述的自适应频标产生模块合成产生出频率值与被测频率信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统，其特征在于：包括卫星信号频率测量模块、FPGA可编程模块、精密频率源模块、自适应频标产生模块、显示模块和电源模块；卫星信号频率测量模块的信号输出端连接FPGA可编程模块的信号输入端，FPGA可编程模块的信号输出端和精密频率源模块的信号输出端均与自适应频标产生模块的信号输入端连接，自适应频标产生模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端；所述的卫星信号频率测量模块采用可编程计数器，用以获取北斗卫星信号频率的频率粗测值即北斗卫星信号频率整数部分的值；所述的FPGA可编程模块采用FPGA，用以生成所述的可编程计数器以及控制自适应频标产生模块生成自适应频标信号；所述的自适应频标产生模块，采用DDS，用以产生自适应频标信号；所述的精密频率源模块，采用OCXO，用以产生自适应频标产生模块的外部时钟频率标准信号；所述的显示模块，用于接收自适应频标产生模块输出的频率跟踪结果并进行显示。2.根据权利要求1所述的一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统，其特征在于：所述的FPGA采用Cyclone IV芯片EP4CE75。3.根据权利要求1所述的一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统，其特征在于：所述的可编程计数器由FPGA硬件描述语言通过编程实现。4.根据权利要求1所述的一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统，其特征在于：所述的DDS采用DDS芯片AD9858。5.根据权利要求1所述的一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统，其特征在于：所述的OCXO采用OSA 高性能5MHz OCXO8607B。6.根据权利要求1所述的一种基于北斗时频的自适应频标跟踪系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜保强，代建华，余慧敏，沈坤，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：