用于高动态弹丸载体的弹上接收机

1.本技术涉及导航信号捕获技术领域，尤其涉及一种用于高动态弹丸载体的弹上接收机。


背景技术：

2.在全球导航卫星系统中，卫星信号的接收是一个重要的研究方向。目前，很多信号接收端为了保证接收信号的覆盖性，都采用双天线来保证信号的稳定接收。
3.在现有技术中，通常采用射频直接合路处理数据接收问题。经低噪放后采用合路器直接合路后送给射频处理单元进行处理。这样的信号接收方式简单直接，信号基本连续。
4.但是在实现现有技术的过程中，发明人发现：
5.合路后的接收机基带无法实现准确的相位跟踪，无法实现高精度事后处理，同时信号会造成3db的损失，整个旋转范围内会有部分哑点，造成信号在低速情况下信号中断时间过长而失锁。在低转速情况下，由于旋转较慢采用单部天线造成信号不可见时间过长，因此非连续接收造成一定困难。
6.因此，为了补偿信号可见性及抵消掉旋转对接收信号的影响，本技术的实施例提供了一种用于高动态弹丸载体的弹上接收机的相关技术方案，以解决高速旋转条件下的信号稳定接收问题。


技术实现要素：

7.本技术实施例提供一种用于高动态弹丸载体的弹上接收机的相关技术方案，用以解决现有信号接收装置在高速旋转条件下接收信号不稳定的技术问题。
8.本技术提供的一种用于高动态弹丸载体的弹上接收机，包括：
9.布置于高动态弹丸载体第一位置的第一接收天线；
10.与所述第一接收天线电性连接的第一射频单元；
11.与所述第一射频单元电性连接的第一模数信号采样单元；
12.与所述第一模数信号采样单元电性连接的第一伪码发生器；
13.与所述第一模数信号采样单元电性连接的第一相关器；
14.与所述第一相关器电性连接第一频率鉴别器；
15.布置于高动态弹丸载体与所述第一位置中心对称的第二位置的第二接收天线；
16.与所述第二接收天线电性连接的第二射频单元；
17.与所述第二射频单元电性连接的第二模数信号采样单元；
18.与所述第二模数信号采样单元电性连接的第二伪码发生器；
19.与所述第二模数信号采样单元电性连接的第二相关器；
20.与所述第二相关器电性连接第二频率鉴别器；
21.与第一伪码发生器、第二伪码发生器连接的dll鉴别器；
22.与dll鉴别器电性连接的码环；
23.与第一频率鉴别器、第二频率鉴别器电性连接的fll鉴别器；
24.与fll鉴别器电性连接的锁频环路。
25.进一步的，所述第一接收天线和第二接收天线分别贴附于高动态弹丸载体的表面。
26.进一步的，所述弹上接收机还包括与第一频率鉴别器电性连接的第一信号强度检测模块和与第二频率鉴别器电性连接的第二信号强度检测模块，以便根据信号强度确定fll鉴别器的合成策略。
27.进一步的，所述弹上接收机还包括：
28.与所述第一模数信号采样单元直接电性连接的第一下变频器；
29.同时与第一下变频器和第一伪码发生器连接第一早减晚相关器。
30.进一步的，所述弹上接收机包括第一伪码处理通道，按照如下结构配置：
31.第一下变频器与第一早减晚相关器的输入端口电性连接；
32.第一伪码发生器与第一早减晚相关器的输入端口电性连接；
33.第一早减晚相关器的输出端口与dll鉴别器；
34.dll鉴别器与码环电性连接。
35.进一步的，所述弹上接收机还包括：
36.与所述第二模数信号采样单元直接电性连接的第二下变频器；
37.同时与第二下变频器和第二伪码发生器连接第二早减晚相关器。
38.进一步的，所述弹上接收机包括第二伪码处理通道，按照如下结构配置：
39.第二下变频器与第二早减晚相关器的输入端口电性连接；
40.第二伪码发生器与第二早减晚相关器的输入端口电性连接；
41.第二早减晚相关器的输出端口与dll鉴别器；
42.dll鉴别器与码环电性连接。
43.进一步的，所述弹上接收机还包括与所述第一模数信号采样单元直接电性连接的第一下变频器；
44.所述弹上接收机还包括第一频率处理通道，按照如下结构配置：
45.第一下变频器与第一相关器电性连接；
46.第一相关器与第一频率鉴别器电性连接；
47.第一频率鉴别器与fll鉴别器电性连接；
48.fll鉴别器与锁频环路电性连接。
49.进一步的，所述弹上接收机还包括与所述第二模数信号采样单元直接电性连接的第二下变频器；
50.所述弹上接收机还包括第二频率处理通道，按照如下结构配置：
51.第二下变频器与第二相关器电性连接；
52.第二相关器与第二频率鉴别器电性连接；
53.第二频率鉴别器与fll鉴别器电性连接；
54.fll鉴别器与锁频环路电性连接。
55.进一步的，所述fll鉴别器被配置为：
56.第一频率处理通道和第二频率处理通道的信号强度大于预定门限时，fll鉴别器
输出平均多普勒。
57.本技术实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：
58.通过双天线合成的设计方案，将天线表贴在对称位置上接收卫星信号，使弹上接收机适应低转速应用，以解决在旋转情况下向心加速度过大的信号接收问题，保证信号接收的稳定性。
附图说明
59.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
60.图1为本技术实施例提供的弹上接收机内部电性连接结构图；
61.图2为本技术实施例提供的双天线系统接收机框图；
62.图3为本技术实施例提供的高精度弹道测量验证接收机设计原理框图；
63.图4为本技术实施例提供的弹上定位及姿态测量一体化接收机硬件框图；
64.图5为本技术实施例提供的闭环控制系统框图；
65.图6为本技术实施例提供的自适应带宽锁频环路的物理实现结构图。
66.100
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用于高动态弹丸载体的弹上接收机
67.11
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第一接收天线
68.111
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第一射频单元
69.112
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第一模数信号采样单元
70.113
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第一伪码发生器
71.114
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第一相关器
72.115
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第一频率鉴别器
73.116
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第一信号强度检测模块
74.117
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第一下变频器
75.118
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第一早减晚相关器
76.12
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第二接收天线
77.121
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第二射频单元
78.122
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第二模数信号采样单元
79.123
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第二伪码发生器
80.124
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第二相关器
81.125
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第二频率鉴别器
82.126
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第二信号强度检测模块
83.127
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第二下变频器
84.128
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第二早减晚相关器
85.13
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dll鉴别器
86.14
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码环
87.15
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fll鉴别器
88.16
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锁频环路
具体实施方式
89.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
90.弹上卫星导航接收系统开机启动后完成设备初始化和自检状态确认，弹上接收机在射击出膛后，快速完成接收机捕获和跟踪定位，并同时保存伪距和载波观测数据。接收机的捕获、跟踪定位等功能主要由卫星系统实现。卫星系统将定位信号发送至弹丸载体的弹上接收机，弹上接收机通过设置于其载体上的天线接收卫星信号。但是由于弹丸的高速运动与转动，会对接收机天线接收卫星信号产生影响。因此，在全球导航卫星系统中，卫星信号的接收是一个重要的研究方向。目前，很多信号接收端为了保证接收信号的覆盖性，都采用双天线来保证信号的稳定接收。通常，接收机都采用射频直接合路处理数据的接收问题。卫星发出的信号经过低噪放后，使用合路器合路后直接发送至接收机的射频单元进行后续处理。虽然采用这种方式信号可以保证基本持续，但是存在缺陷：合路后的接收机基带无法实现准确的相位跟踪，无法实现高精度事后处理，同时信号会造成3db的损失，整个旋转范围内会有部分哑点，造成信号在低速情况下信号中断时间过长而失锁。相关值合路为进入到基带处理后合路。在低转速情况下，由于旋转较慢采用单部天线造成信号不可见时间过长，为信号的连续接收造成一定困难。
91.本技术为了解决解决旋转情况下向心加速度过大的信号接收问题，保证信号的连续性和稳定性，采用了一种双天线合成的方案。
92.具体的，请参照图1和图2，本技术提供一种用于高动态弹丸载体的弹上接收机100，包括：
93.布置于高动态弹丸载体第一位置的第一接收天线11；
94.与所述第一接收天线11电性连接的第一射频单元111；
95.与所述第一射频单元111电性连接的第一模数信号采样单元112；
96.与所述第一模数信号采样单元112电性连接的第一伪码发生器113；
97.与所述第一模数信号采样单元112电性连接的第一相关器114；
98.与所述第一相关器114电性连接第一频率鉴别器115；
99.布置于高动态弹丸载体与所述第一位置中心对称的第二位置的第二接收天线12；
100.与所述第二接收天线12电性连接的第二射频单元121；
101.与所述第二射频单元121电性连接的第二模数信号采样单元122；
102.与所述第二模数信号采样单元122电性连接的第二伪码发生器123；
103.与所述第二模数信号采样单元122电性连接的第二相关器124；
104.与所述第二相关器124电性连接第二频率鉴别器125；
105.与第一伪码发生器113、第二伪码发生器123连接的dll鉴别器13；
106.与dll鉴别器13电性连接的码环14；
107.与第一频率鉴别器115、第二频率鉴别器125电性连接的fll鉴别器15；
108.与fll鉴别器15电性连接的锁频环路16。
109.可以理解的是，弹上接收机主要靠天线接收卫星信号，并由天线将信号继续下发。
而弹丸又处于高速移动状态。因此，接收机的天线与接收机的内部结构具有一定的电性连接，以实现在短时间内将信号传递给弹丸载体上的导航装置，提高弹丸捕获目标的精准度。
110.具体的，本技术提供的实施例采用的双天线接收机内部结构和常规接收机基本一致。第一接收天线11与第二接收天线12以弹丸载体为中心，对称设置于弹丸载体表面，即第一接收天线11设置于弹丸载体的第一位置，第二接收天线12设置于弹丸载体的第二位置。当卫星向弹丸发出的信号时，第一接收天线11和第二接收天线12会同时接收到卫星发出的信号。第一接收天线11将接收到的信号下发至与其电性连接的第一射频单元111。同理，第二接收天线12会同时将接收到的信号下发至与其连接的第二射频单元121。这样，弹上接收机在接收到卫星发出的信号，就可以通过双天线处理通道来实现弹丸旋转下的信号处理。
111.可以理解的是，射频单元(radio remote unit,rru)的功能是在远端将基带光信号转成射频信号。在本实施例中，也就是通过第一射频单元111和第二射频单元121将第一接收天线11和第二接收天线12下发的卫星信号转成一种拥有一定发射频率的电波，即射频信号。
112.进一步的，当第一射频单元111将卫星信号转变为射频信号后，会将此射频信号继续下发至与第一射频单元111电性连接的第一模数信号采样单元112。同理第二射频单元121将卫星信号转变为射频信号后，会将此射频信号继续下发至与第二射频单元121电性连接的第二模数信号采样单元122。在本实施例中，采用一种模拟数字转换器，即a/d转换器，作位模数信号采样单元采集射频信号下发的射频信号。
113.可以理解的是，模拟数字转换器通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。在本技术提供的实施例中，模拟数字转换器会将射频单元发出的射频信号转变为数字信号，并继续下发。
114.进一步的，在本技术提供的实施例中，分别与第一模数信号采样单元112电性连接有：第一伪码发生器113、第一相关器114，以分别接收的第一模数信号采样单元112下发的数字信号。同理，分别与第二模数信号采样单元122电性连接有：第二伪码发生器123、第二相关器124，以分别接收第二模数信号采样单元122下发的数字信号。
115.可以理解的是，由于现代战争样式向信息战形式发展。在现代战争中，若己方的通讯交流方式被破获，则会随时受到地方的信号干扰。在本实施例中，如果弹丸接收到的卫星信号被破获，敌方将会以最快的速度进入防备姿态，甚至向弹丸发出干扰信号，使弹丸无法准确的捕获目标。因此，本实施例在弹上接收机的内部结构中还设有伪码发生器。伪码发生器具有一种类似随机信号的一些统计特性，这种信号有一定规律性、随机性、自相关和互相关性，且容易产生和复制，是一种保密通信中常见且重要的一种伪随机序列。简而言之，在本实施例中，伪码发生器的主要功能就是隐藏卫星向弹丸发出的真实信号，并生成迷惑敌方的伪装信号。
116.具体的，当第一伪码发生器113接收到下发的数字信号后，将数字信号使用伪随机序列加密，使加密后的信号在携带原始信息的同时具有伪噪声的特点，以达到在信号传输过程中隐藏信息的目的。同理，第二伪码发生器123也采用相同的方式将接收到的数字信号加密。
117.进一步的，经过第一伪码发生器113和第二伪码发生器123加密后的数字信号，会发送至同时与第一伪码发生器113和第二伪码发生器123电性连接的dll鉴别器13。由该dll
鉴别器13将加密后的数据，通过与第一伪码发生器113、第二伪码发生器123所采用的序列相同的序列加以解密，恢复出原始信号。这样，通过对伪码发生器和dll鉴别器13的应用，将大大的提高通信的保密程度和方窃取能力。
118.进一步的，dll鉴别器13与码环14电性连接。
119.可以理解的是，码环，全称为码环跟踪环路其主要功能是保持复制c/a码与接收c/a码之间相位一致，从而得到对接收信号的码相位及其伪距测量值。码跟踪环路用于保证精确对准输入信号c/a码的位置。通常使用一种延迟锁相环dll(delay locked loop)，也称码超前一滞后跟踪环路。在该环路中，伪码发生器产生超前、即时和滞后3路信号，它们各相差0.5个c/a码元，分别与去载波后的输入信号进行相关。通过观测这3路相关值来判断本地c/a码的前后移动。为了降低跟踪环路对本地载波相位对准程度的要求，码环通常设计成i、q两路正交形式。
120.进一步的，第一模数信号采样单元112和第二模数信号采样单元122在将数字信号下发至第一伪码发生器113和第二伪码发生器123的同时，还会将数字信号分别下发至第一相关器114和第二相关器124。
121.可以理解的是，相关接收器，简称相关器，就是利用信号的相关特性将有用信号从干扰和噪声中提取出来的工具。卫星发射的是扩频bpsk信号，接收端只有经解扩、解调才能恢复基带信号，而完成这些工作，就要用到相关器。相关器是利用本地复现的载波频率和c/a码与输入的数字中频进行相关处理，去除载波频率和c/a码信号，得到用于计算伪距和导航电文的各种测量数据和状态数据。
122.具体的，在本技术的实施例中，第一模数信号采样单元112和述第二模数信号采样单元122会向第一相关器114和第二相关器124发送未经过任何处理的初始数字信号，为了便于后续弹上接收机采集到更精准的数据信息。第一相关器114和第二相关器124会将初始信号从干扰和噪声中提取出来，并进行解扩、解调，将接收到的信号恢复成原基带信号，以便弹上接收机识别后精确定位。
123.进一步的，经第一相关器114和第二相关器124解扩、解调的基带信号会继续发送至与第一相关器114电性连接的第一频率鉴别器115、与第二相关器124电性连接第二频率鉴别器125，用于鉴别各自天线输入的信号和本地载波之间的频率差。并将鉴别结果同时下发至与第一频率鉴别器115、第二频率鉴别器125电性连接的fll鉴别器15。由fll鉴别器15将最终处理结果下发至具有动态运用的自动频率微调电路，即锁频环路。
124.可以理解的是，常规gnss接收机中的码环和载波环是跟踪卫星导航信号必需的两个环路。通过伪码跟踪环和载波跟踪环实现对卫星导航信号的稳定跟踪。这两个环路相互依赖，互相制约。一个用于伪码的同步，一个用于载波频率和载波相位的同步。gnss接收机环路带宽与gnss信号的信噪比和载体的动态性能以及硬件性能有关，所以在设计环路时，环路的各项参数就非常重要。
125.具体的，本实施例中的弹上接收机码环在两个环路中属于精度较低的跟踪环，其跟踪误差折合到距离上约为米级。锁频环路的精度要大大高于码环，其跟踪精度折合到距离上约为毫米级，因此其跟踪门限要大于伪码跟踪环。一般在接收机中，锁频环路用于辅助码环的跟踪，这样可以达到消除动态应力的目的，因此高动态信号跟踪方面主要针对载波环进行设计，将锁频环路的各项误差作为分析的重点。锁频环路跟踪误差源主要包括相位
颤动误差和动态应力误差。相位颤动误差源主要包括热噪声、振动引起的振荡器噪声和allan偏差。由于这三个误差源互不相关，相位颤动误差就是这些不相关误差源平方和的平方根。对于gnss接收机，锁频环路跟踪门限设定为：3σ跟踪误差不超过鉴相器范围的1/4。因此，在有数据调制的情况下，锁频环路锁定的经验门限为：
[0126][0127]
式中，σ
pll
为pll跟踪误差，σ
t
为热噪声，σv为振荡器颤动，θa为allan偏差引起的振荡器颤动，θe为动态应力误差，以上即为对锁频环路造成影响的各误差项。
[0128]
在高动态条件下以及一定的载噪比情况下，为了较好的保持锁频环路的信号跟踪锁定能力，可以采用惯导辅助方法抵消载体动态信息，压窄环路跟踪带宽。
[0129]
需要指出的是，采用自适应带宽环路设计是一种必要的手段，但是辅助精度，时间的同步特性，对整个环路的动态响应影响都需要展开深入分析。自适应环路设计的难点在于如何根据动态应力自适应调整接收机环路参数。在动态条件下，为了能够跟踪卫星信号，接收机环路必须设计足够宽，为了保证信号的跟踪精度，又必须保证接收机的环路带宽足够窄。动态性能所要求的环路带宽和噪声要求的环路带宽是互相制约的。对于跟踪环路噪声来说，带宽越窄跟踪精度越高。因此，本技术的实施例利用对卫星导航接收机跟踪环路进行辅助可以有效解决这个问题。码环采用载波辅助的二阶码环，载波环采用自适应的三阶锁频环路的架构就充分考虑了环路适应动态特性变化的各方面影响。
[0130]
动态的条件下环路的频率表达式如下所示：
[0131][0132]
其中，f0为中频频率；δf为多普勒频移，单位为hz；df/dt为多普勒速度变量，单位为hz/s；d2f/dt2为多普勒加速度变量，单位为hz/s2。多普勒频移由惯导提供的速度信息得出，多普勒频移速度由加速度信息得出，多普勒频移加速度作为噪声项处理。其中，δf项与速度误差有关，df/dt项与加速度误差有关。
[0133]
自适应环路滤波设计将经过校正后的位置、速度计算出多普勒来辅助接收机环路时，接收机环路可描述为闭环控制系统框图请参照图5。
[0134]
其中φr(s)为参考输入信号，为外部相位噪声，为鉴相器输出的相位误差，为锁频环路的环路滤波器，为鉴相器相位误差经滤波后等效的频率误差，为压控振荡器的输出信号。由上图可知，环路输出相位可以表示为：
[0135]
φ
pll
(s)＝h1(s)φr(s) h2(s)w
φ
(s) h3(s)δf
ext
(s)
[0136][0137][0138]
[0139]
由外部频率估计偏差造成的环路跟踪误差可以表示为：
[0140]
δf
pll
(s)＝-h2(s)δf
ext
(s)
[0141]
根据以上两式，当带宽a
ins
较大时，相位输出信号和参考输入信号呈线性关系。根据上式，环路跟踪误差只和外部频率辅助偏差有关，即影响环路跟踪性能的只有导航滤波器估计的速度偏差和时钟频率偏差。
[0142]
请参照图6，本技术的实施例提供一种自适应带宽锁频环路物理实现结构。整个工作流程为：卫星信号下变频采样后，信号完成载波剥离，分别与本地产生的同相、正交载波信号相乘，根据估计的多普勒频率偏差和环路滤波的载波相位不断调整幅值信号的参数，从而达到对输入信号的跟踪。其中，估计的多普勒频率主要用来抵消载体动态性能的影响，环路滤波的载波相位误差主要用来跟踪由热噪声和钟差引起的噪声误差。
[0143]
通过以上分析，弹上接收机的高精度测量主要取决于弹上接收机的数据质量。弹上差分定位技术为伪距差分，无需固定整周模糊度，从而大大提高定位可靠性。载波数据用于平滑伪距用于减小噪声。
[0144]
进一步的，所述第一接收天线11和第二接收天线12分别贴附于高动态弹丸载体的表面。
[0145]
具体的，本技术所提供的实施例采用的接收天线为微带天线，可以贴片安装在弹体上，两者安装相差180度，以形成信号接收区间的互补。
[0146]
可以理解的是，微波集成技术和新型制造工艺的兴起推动了微带天线的发展。微带天线的结构一般由介质基板、辐射体及接地板构成。介质基板的厚度远小于波长，基板底部的金属薄层与接地板相接，正面则通过光刻工艺制作具有特定形状的金属薄层作为辐射体。相比于传统天线，微带天线不仅体积小，重量轻，低剖面，易共形，而且易集成，成本低，适合批量生产，此外还兼备电性能多样化等优势。
[0147]
具体的，微带天线的分类有很多种，本技术的实施例所采用的为微带贴片天线。这种天线是由介质基片、辐射贴片和接地板构成，是一种常见的微带天线形式。辐射贴片单元的形状多种多样，不论是规则的矩形、多边形、还是不规则的椭圆形、环形或者扇形等，都可以作为辐射元。这类微带天线的最大辐射方向一般都在测射方向，即垂直于基片的方向上。本实施例将相同的两个微带贴片天线，即第一接收天线11和第二接收天线12贴附于高动态弹丸载体表面的同一周线处，并且第一接收天线11和第二接收天线12的安装方向相反，即两者安装相差180度，即形成了信号接收区间的互补，还可以抵消由于两者旋转产生的等大反向的多普勒影响。
[0148]
进一步的，所述弹上接收机还包括与第一频率鉴别器115电性连接的第一信号强度检测模块116和与第二频率鉴别器125电性连接的第二信号强度检测模块126，以便根据信号强度确定fll鉴别器15的合成策略。
[0149]
具体的，本实施例的具有双天线合成结构的弹上接收机为第一接收天线11和第二接收天线12对应的两组处理通道所设置的第一信号强度检测模块116和第二信号强度检测模块126。这两组信号强度检测模块的作用是：当第一频率鉴别器115和第二频率鉴别器125将各自天线输入的信号和本地载波之间的频率差的鉴别结果下发至fll鉴别器前，通过两者的鉴别结果来实现双天线处理通道的本地伪码和载波更新，以便根据信号强度决定两路频率鉴别器，即fll鉴别器的合成策略。
[0150]
可以理解的是，由于两个天线是对贴在弹体上，两者因为旋转带来的多普勒是大小相等方向相反的，因此可以采用平均方法消除掉多普勒的影响。两路信号强度都大于预定门限，就可以使用两天线对应的频率鉴别值来实现双天线处理通道的本地伪码和载波更新。这样处理可以对消掉由于旋转所引起的多普勒影响。只有一路信号强度大于预定门限，就用该路天线对应的频率更新值来进行更新。在这种情况下，旋转多普勒就会进入跟踪环路，只能通道环路滤波器的低通效应才能进行减轻。
[0151]
进一步的，所述弹上接收机还包括：
[0152]
与所述第一模数信号采样单元112直接电性连接的第一下变频器117；
[0153]
同时与第一下变频器117和第一伪码发生器113连接第一早减晚相关器118。
[0154]
进一步的，所述弹上接收机包括第一伪码处理通道，按照如下结构配置：
[0155]
第一下变频器117与第一早减晚相关器118的输入端口电性连接；
[0156]
第一伪码发生器113与第一早减晚相关器118的输入端口电性连接；
[0157]
第一早减晚相关器118的输出端口与dll鉴别器；
[0158]
dll鉴别器13与码环14电性连接。
[0159]
可以理解的是，在接收机中，如果经过混频后得到的中频信号比原始信号低，那么此种混频方式叫做下变频。下变频的目的是为了降低信号的载波频率或是直接去除载波频率得到基带信号。在通信系统中，为了易于信号发射以及实现信道复用，传输的信号频率很高，因而信号的频率变换是通信系统研究的重要内容。在本技术实施例的弹上接收机中进行的就是下变频。下变频的方法是将接收信号与本地振荡器产生的本振信号相乘，然后通过低通滤波器获得变频后的信号。
[0160]
具体的，本技术实施例采用第一下变频器117的目的就是为了，当第一模数信号采样单元112将第一射频单元111采集到的卫星信号下发前，通过第一下变频器117将此信号的载波频率降低或者直接去除，以获得此信号的基带信号，以便其余模块在后续对该信号分析得到的数据更加准确，进而提高弹丸捕获目标的精准性。
[0161]
进一步的，第一下变频器117将处理后的信号连同第一伪码发生器113加密后的信号同时下发至与第一下变频器117和第一伪码发生器113连接的第一早减晚相关器118。
[0162]
可以理解的是，本实施例所提供的弹上接收机中采用了码环。而在码跟踪环，也就是码环中，在正交通道上有：早相关器、晚相关器和即时相关器。在同相通道上也有这样的3个相关器。下发的信号首先分为两路，分别被本地产生的两路正交载波相乘，形成正交通道和同相通道的输入信号，再分别与本地的早码、晚码、即时码分别相关。再将结果送到码环鉴别器进行处理。
[0163]
在本实施例中，第一早减晚相关器118的输入端口与第一下变频器117、第一伪码发生器113连接。当第一早减晚相关器118收到第一下变频器117和第一伪码发生器113下发的信息时，采用早码减晚码的方式对信息进行处理，并将输出结果继续下发至与其输出端口电性连接的dll鉴别器13中。最后通过dll鉴别器13将数据进行进一步处理并下发至码环14。
[0164]
进一步的，所述弹上接收机还包括：
[0165]
与所述第二模数信号采样单元122直接电性连接的第二下变频器127；
[0166]
同时与第二下变频器127和第二伪码发生器123连接第二早减晚相关器128。
[0167]
进一步的，所述弹上接收机包括第二伪码处理通道，按照如下结构配置：
[0168]
第二下变频器127与第二早减晚相关器128的输入端口电性连接；
[0169]
第二伪码发生器123与第二早减晚相关器128的输入端口电性连接；
[0170]
第二早减晚相关器128的输出端口与dll鉴别器13；
[0171]
dll鉴别器与码环电性连接。
[0172]
同理，具体的，本技术实施例采用第二下变频器127的目的就是为了，当第二模数信号采样单元122将第二射频单元121采集到的卫星信号下发前，通过第二下变频器127将此信号的载波频率降低或者直接去处，以获得此信号的基带信号，以便其余模块在后续对该信号分析得到的数据更加准确，进而提高弹丸捕获目标的精准性。
[0173]
进一步的，第二下变频器127将处理后的信号连同第二伪码发生器123加密后的信号同时下发至与第二下变频器127和第二伪码发生器123连接的第二早减晚相关器128。
[0174]
在本实施例中，第二早减晚相关器128的输入端口与第二下变频器127、第二伪码发生器123连接。当第二早减晚相关器128收到第二下变频器127和第二伪码发生器123下发的信息时，采用早码减晚码的方式对信息进行处理，并将输出结果继续下发至与其输出端口电性连接的dll鉴别器13中。最后通过dll鉴别器13将数据进行进一步处理并下发至码环14。
[0175]
进一步的，所述弹上接收机还包括与所述第一模数信号采样单元112直接电性连接的第一下变频器117；
[0176]
所述弹上接收机还包括第一频率处理通道，按照如下结构配置：
[0177]
第一下变频器117与第一相关器114电性连接；
[0178]
第一相关器114与第一频率鉴别器115电性连接；
[0179]
第一频率鉴别器115与fll鉴别器15电性连接；
[0180]
fll鉴别器15与锁频环路16电性连接。
[0181]
进一步的，所述弹上接收机还包括与所述第二模数信号采样单元112直接电性连接的第二下变频器127；
[0182]
所述弹上接收机还包括第二频率处理通道，按照如下结构配置：
[0183]
第二下变频器127与第二相关器124电性连接；
[0184]
第二相关器124与第二频率鉴别器125电性连接；
[0185]
第二频率鉴别器125与fll鉴别器15电性连接；
[0186]
fll鉴别器15与锁频环路16电性连接。
[0187]
进一步的，所述fll鉴别器15被配置为：
[0188]
第一频率处理通道和第二频率处理通道的信号强度大于预定门限时，fll鉴别器15输出平均多普勒。
[0189]
具体的，在本技术所提供的实施例中，弹上接收机内部结构中各的电性连接的模块形成了第一频率处理通道和第二频率处理通道。在各频率处理通道中，当射频单元向模数信号采样单元下发射频信息时，信息将被分为两路，分别进入第一频率处理通道和第二频率处理通道。在第一频率处理通道中，射频信息被第一模数信号采样单元112接收。第一模数信号采样单元112将射频信号变为数字信号下发至第一下变频器117。第一下变频器117将接收的数字信号的载波频率降低或者直接去除，以获得此信号的基带信号，并将该基
带信号继续下发至第一相关器114。第一相关器114会进一步将接收到的初始基带信号从干扰和噪声中提取出来，并进行解扩、解调，将初始基带信号恢复成原基带信号，并继续下发至第一频率鉴别器115。第一频率鉴别器115会根据接收到的基带信号鉴别该信号和本地载波之间的频率差，将鉴别结果下发至fll鉴别器15。
[0190]
同理，在第二频率处理通道中，射频信息被第二模数信号采样单元122接收。第二模数信号采样单元122将射频信号变为数字信号下发至第二下变频器127。第二下变频器127将接收的数字信号的载波频率降低或者直接去除，以获得此信号的基带信号，并将该基带信号继续下发至第二相关器124。第二相关器124会进一步将接收到的初始基带信号从干扰和噪声中提取出来，并进行解扩、解调，将初始基带信号恢复成原基带信号，并继续下发至第二频率鉴别器125。第二频率鉴别器125会根据接收到的基带信号鉴别该信号和本地载波之间的频率差，将鉴别结果下发至fll鉴别器15。
[0191]
当fll鉴别器15接收到第一频率鉴别器115和第二频率鉴别器125的鉴别结果后，结合具有动态运用的自动频率微调电路，即锁频环路16，判断有几路信号强度大于预定门限。当两路信号强度都大于预定门限时，就可以使用两天线对应的频率鉴别值来实现双天线处理通道的本地伪码和载波更新。这样处理可以对消掉由于旋转所引起的多普勒影响。当只有一路信号强度大于预定门限时，就用该路天线对应的频率更新值来进行更新。在这种情况下，旋转多普勒就会进入跟踪环路，只能通道环路滤波器的低通效应才能进行减轻。
[0192]
进一步的，本技术所提供的一种用于高动态弹丸载体的弹上接收机实施例应用于弹上卫星导航接收系统，其设计原理框图请参照图3的高精度弹道测量验证接收机设计原理框图。
[0193]
可以理解的是，弹上卫星导航接收系统开机启动后完成设备初始化和自检状态确认，弹上接收机在射击出膛后，快速完成接收机捕获和跟踪定位，并同时保存伪距和载波观测数据。弹上设备将存储的弹道观测量与基准站设备所采集到的观测数据导入事后数据处理分析软件进行差分定位计算，作为弹上基准来评估弹上卫星导航设备的弹道测量精度。事后数据处理分析软件给出最终的分析评价结果，包括误差大小，每段的误差特征等参数，用于制导弹上导航接收机定位以及控制策略的改进。
[0194]
具体的，高精度弹道测量验证接收机设计原理框图，包括：电池模块、弹载gnss天线、高精度弹道测量接收机。高精度弹道测量接收机具体包括合路器与变频器模块、gnss验证接收机板卡。gnss验证接收机板卡具体包括信号相关处理模块、环路滤波处理模块、矢量联合处理模块、环路控制模块、卫星导航信息处理模块、滚转跟踪环处理模块。gnss表示全球导航卫星系统。弹载gnss天线用于接收信号并将接收的信号传输到合路器与变频器模块，合路器与变频器模块进行初步处理后传输至gnss验证接收机板卡处理。电池模块作为高精度弹道测量接收机的供电电源。
[0195]
进一步的，这里的高精度弹道测量验证接收机也可以理解为弹上卫星定位及姿态测量一体化接收机，其硬件设计结构框图请参考图4。
[0196]
具体的，本实施例提供的高精度弹道测量接收机在设计高动态环境下的高精度弹道测量接收机时，接收机按照小尺寸、低功耗、可接收北斗卫星信号进行设计。从结构角度来说，整个弹道测量系统由原弹上北斗导航终端、高精度弹道测量验证接收机、弹上验证数据存储模块、天线和弹上电源等组成。在具体设计高精度弹道测量验证接收机时，射频接收
机可以采用max2769芯片，基带部分使用dsp fpga架构完成基带信号处理，高精度弹道测量验证接收机功耗约2w左右。采用max2769芯片的射频部分包括可覆盖b3频点的2个低噪声放大器lna-b3、下变频、晶振、时钟驱动等。基带部分的fpga可采用ep3c80芯片，dsp可采用tms320c6748芯片。高动态环境下高精度弹道测量验证接收机分为射频和基带两部分，射频部分主要完成以下任务：对卫星信号进行滤波和放大、混频并采样，输出4bit的数字中频供基带部分进行信号及信息处理；接收基带部分提供的bpsk信号，将其混频、放大至天线。基带部分的dsp和fpga配合完成对中频信号的捕获、跟踪等。
[0197]
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0198]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。