갈릴레오 위성시스템의 정확한 위치 확인을 위해서는 기본적으로 정화한 반송파 추적이 이루어져야 한다. 주파수 오차를 추적하기 위한 FLL은 전파 도달 시간의 변화를 발생시키는 동적 음력에 강인하지만 정확한 반송파 추적이 어렵다. 반면 위상 오차를 추적하기 위한 PLL은 정확한 반송파 추적이 가능하지만 동적음력에 약하고 높은 동적음력에서 반송파 추적성능이 저하된다. 본 논문에서는 갈릴레오 L1F 신호에서 높은 동적응력에서도 정확한 반송파 추적이 가능하도록 FLL과 PLL의 상호 보완적인 운용과 FLL지원의 PLL 루프필터를 적용한 반송파 추적루프를 설계하였으며, 모의실험을 통하여 제안한 기법의 성능을 입증하였다.
본 논문에서는 주파수 오차 및 위상 오차가 존재하는 텔레메트리 시스템에 적용하기 위한 FLL-assisted-PLL 기반의 시각 동기 알고리즘을 제안한다. 텔레메트리 시스템은 분산 획득 장치들로부터 상태 정보를 계측하여 비행 상태를 분석할 수 있는 데이터를 생성하며, 각 상태 정보를 오차 없이 수집하기 위해서는 마스터와 슬레이브간의 정밀한 시각 동기가 필요하다. 이때, 마스터의 시각펄스에는 외부 및 내부 요소로 인하여 발생할 수 있는 주파수 및 위상 변화가 존재하므로 지속적으로 텔레메트리 데이터를 제공하기 위해서 정밀 시각 동기를 유지할 수 있는 방법이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 고속 시각동기가 가능할 뿐만 아니라 넓은 범용성, 높은 시각 동기 정밀도를 갖는 FLL-assisted-PLL 기반의 시각 동기 알고리즘을 제안하고 구현을 통해 타당성을 검증하였다. 이때 이론적인 성능 검증을 위하여 파이썬 기반의 시뮬레이션을 수행하였으며, 실제 텔레메트리 시스템에 적용하기 위해 FPGA 내에 VHDL 로직을 구현하여 주파수 오차 및 위상 오차에 따른 성능 평가를 수행하였다.
This paper presents the implementation-tation of the real-time software GPS Receiver based on FFT and FLL assisted PLL tracking algorithm. The FFT(fast fourier transform) based GPS si-gnal acquisition scheme provides a fast TTFF(time to first fix) performance. The tracking based on FLL assisted PLL enables tracking of GPS signal in a high dynamic environment. The designed software GPS receiver uses the indexing method for generating replica carrier to reduce computation load. The performance of the implemented GPS receiver is evaluated using high-dynamic simulated data from a simulator and real static data.
The GPS tracking loop consists of three parts in general: discriminator, loop filter and DCO (Digitally Controlled Oscillator). The loop filter is the main part of the tracking loop designed to ensure a good tracking performance. Generally, the loop filter is designed using classical PI(Proportional Integral) control. Although the carrier Doppler and code Doppler are generated by the same relative movement between the satellite and the user, often, the loop filters for each tracking loop are designed separately and independently. Sometimes, they are used in a combined manner such as carrier aided code tracking, FLL assisted PLL, etc. For better GPS signal tracking, we need to design the FLL/PLL/DLL altogether optimally. The purpose of this paper is to design a GPS receiver tracking loop based on the Kalman filter in a combined manner. Also, the proposed GPS receiver tracking loop is compared with a conventional tracking loop in terms of the transfer function and the DCO input. This paper shows that conventional tracking loop is equal to the Kalman filter based tracking loop.
This paper presents a design of a real-time software GPS receiver which runs on a PC. The software GPS receiver has advantages over conventional hardware based receivers in terms of flexibility and efficiency in application oriented system design and modification. In odor to reduce the processing time of the software operations in the receiver, a shared memory structure is used with a dynamic data control, and the byte-type IF data is processed through an Open Multi-Processing technique in the mixer and integrator which requires the most computational load. A high speed data acquisition device is used to capture the incoming high-rate IF signals. The FFT-IFFT correlation technique is used for initial acquisition and FLL assisted PLL is used for carrier tracking. All software modules are operated in sequence and are synchronized with pre-defined time scheduling. The performance of the designed software GPS receiver is evaluated by running it in real-time using the real GPS signals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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