第41卷第3期2011年5月吉林大学学报(工学版)JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)V0I_4lNO．3May2O11改进的基于四象限反正切函数的鉴别器算法姜毅，张淑芳，胡青，孙晓文(大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026)摘要：为了解决GPS接收机载波跟踪环路中鉴别器算法运算量大的问题，提出了一种改进的锁相环和锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法。环路通过共用的四象限反正切函数单元和校正函数，使得锁相环对导航数据跳变不敏感，锁频环能够克服频率调整模糊度。此外，还在加性高斯白噪声条件下通过仿真对鉴别器算法中的参数设置问题进行了讨论。理论分析对比和仿真实验表明：该改进的鉴别器算法不但具有良好的鉴相和鉴频能力，而且与传统鉴别器算法相比具有运算量小、复杂度低的特点，从而达到提高载波跟踪环路的运算速度，减少系统资源占用的目的。关键词：信息处理技术；鉴别器；锁相环；锁频环；四象限反正切函数中图分类号：TN965文献标志码：A文章编号：1671—5497(2011)03—0849—06ImproveddiscriminatoralgorithmbasedOilfour-quadrantarctangentfunctionJIANGYi，ZHANGShu—fang，HUQing，SUNXiao—wen(InformationScienceandTechnologyCollege，DalianMaritimeUniversity．Dalian116026，China)Abstract：InordertoreducethecalculationloadofacarriertrackingloopinaGlobalPositioningSystem(GPS)receiver，animproveddiscriminatoralgorithmbasedonfour—quadrantarctangent{unctionisproposed，whichissharedbyPhase—LockedLoop(PLL)andFrequency—LockedLoop(FLI)discriminators．ThePLIdiscriminatorisinsensitivetothenavigationmessagedata．TheFLLdiscriminatorovercomesthefrequencyuncertaintybythesharedfour—quadrantarctangentfunctionunitaswellascorrectionfunctions．Furthermore，parametersettingofthediscriminatoralgorithmisinvestigatedwithadditivewhiteGaussiannoiseatvarioussignal—to—noiseratios．Theoreticalanalysiscomparisonandsimulationshowthattheimprovedalgorithmnotonlyhasgooddiscriminationcapacitywiththecarrierphaseandfrequency，butalsohasthecharacteristicsofsmallcalculationloadandlowcomplexity．Therefore，carriertrackingloopscanimproveoperationalspeedandoccupylesssystemresourceS．Keywords：informationprocessingtechnology；discriminator；phase—lockedloop(PLL)；frequency—lockedloop(FIL)；four—quadrantarctangentfunction目前，已有很多有关GPS载波跟踪环路鉴别器算法的研究。文献[1]给出了4种归一化的锁相环(PLI)鉴别器算法，文献[2]给出了4种常用的科斯塔斯锁相环(CostasPLL)鉴别器算法，文收稿日期：2OlO—O2一O1．基金项目：“863”国家高技术研究发展计划项目(2009AA12Z312)；国家自然科学基金项目(60972091)．作者简介：姜毅(1982一)，女，博士研究生．研究方向：导航卫星信号处理算法，全球定位系统的理论与应用Email：jiangyi．dlmu@gmail．coin·850·吉林大学学报(工学版)第41卷献[3]在传统CostasPiI鉴别器算法基础上提出一种UFA(Unambiguousfrequencyaided)PLL鉴别器算法。常用的锁频环(FII)鉴别器算法包括叉积法、点积叉积法、四象限反正切法j、FFT鉴频法j、DTFT(Discretetimefouriertransform)鉴频法[力等。由于GPS信号中导航电文数据的存在，PLL不能采用普通的PIL鉴别器算法，而必须采用对数据调制不敏感的CostasPLL鉴别器算法，且FLI鉴别器算法易存在频率调整模糊度问题。此外，载波跟踪环路中的锁频环和锁相环通常采用不同的鉴别器算法，因此复杂度较高，占用资源较多。针对上述问题，本文提出了一种改进的PLL和FLI共用四象限反正切单元的GPS载波跟踪环路鉴别器算法。理论分析比较和仿真验证结果表明：该算法对GPS载波信号的相位和频率都具有良好的鉴别能力，且较传统方法可以显著减小运算量、提高运算速度、减少跟踪环路所需资源。1传统环路鉴别器算法载波跟踪环路的类型由环路鉴别器算法决定，分为PIL、CostasPIL和FIL。其中，PLL和Co...
