Nghiên cứu thiết kế máy thu định vị vệ tinh toàn cầu galileo dùng công nghệ vô tuyết điều khiển bằng phần mềm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hán Trọng Thanh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY THU ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GALILEO DÙNG CÔNG NGHẸ VÔ TUYẾN ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHẦN MỀM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Điện tử viễn thông Hà Nội, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hán Trọng Thanh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY THU ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GALILEO DÙNG CÔNG NGHẸ VÔ TUYẾN ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHẦN MỀM Chuyên ngành: Điện tử viễn thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Vũ Văn Yêm Hà Nội, 2010 LỜI CAM ĐOAN Ngồi giúp đỡ bảo tận tình PGS.TS Vũ Văn Yêm, luận văn sản phẩm q trình tìm tịi, nghiên cứu trình bày tác giả đề tài luận văn Mọi số liệu quan điểm, quan niệm, phân tích, kết luận tài liệu nhà nghiên cứu khác trích dẫn theo qui định Vì vậy, tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2010 Tác giả Hán Trọng Thanh LỜI MỞ ĐẦU Cơng nghệ định vị vệ tinh tồn cầu cơng nghệ phổ biến tồn giới với hai hệ thống định vị vệ tinh tồn cầu biết đến nhiều hệ thống GPS Mỹ hệ thống GALIEO xây dựng châu Âu Các ứng dụng thể vai trị vơ quan trọng lĩnh vực quân đem lại lợi ích to lớn mặt kinh tế xã hội Do vậy, việc thiết kế máy thu định vị vệ tinh toàn cầu có khả tương thích hai hệ thống yêu cầu thiết thực Để thực điều đó, cơng nghệ thiết kế máy thu truyền thống tỏ không linh hoạt gặp phải khó khăn lớn giới hạn phần cứng, tượng di pha, suy hao v.v Để vượt qua trở ngại này, giới người ta nghiên cứu kỹ thuật với tên gọi “Vô tuyến điều khiển phần mềm – Software Defined Radio” Kỹ thuật vô tuyến điều khiển phần mềm – SDR giải pháp tiến hành thực thi khối xử lý tín hiệu phần mềm dựa tảng cơng nghệ vi mạch khả trình Chúng ta dễ dàng nâng cấp thay đổi thông số khối cách sửa mã nguồn phần mềm cách dễ dàng cho phù hợp với yêu cầu tiết kiệm chi phí thay đổi thiết bị phần cứng thời gian triển khai thiết bị Với ưu điểm vậy, luận văn tập trung nghiên cứu mô máy thu định vị vệ tinh GPS/GALILEO dựa công nghệ SDR nhằm xây dựng nên máy thu có khả tương thích với hai hệ thống định vị vệ tinh hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS (của Hoa Kỳ) GALILEO (của châu Âu) Qua đây, xin gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn bè thầy khoa Điện tử - Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ủng hộ giúp đỡ trình làm luận văn Đặc biệt, tơi xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn PGS TS Vũ Văn m nhiệt tình bảo để tơi hồn thành luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG I – HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GPS 10 1.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG GPS 10 1.2 CHỨC NĂNG VÀ QUỸ ĐẠO VỆ TINH 12 1.3 CẤU TRÚC TÍN HIỆU GPS 13 1.4 ĐẶC TÍNH CỦA TÍN HIỆU GPS 13 1.5 PHƯƠNG PHÁP TẠO MÃ C/A 15 1.6 NỘI DUNG ĐIỆN VĂN GPS 17 1.7 DỊCH TẦN DOPPLER 21 1.8 KẾT LUẬN 21 CHƯƠNG II – HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GALILEO 22 2.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG 22 2.1.1 Khái quát chung 22 2.1.2 Các dịch vụ cho người sử dụng 23 2.2 TÍN HIỆU GALILEO 24 2.3 PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ BOC ([2][3][8]) 27 2.4 CẤU TRÚC BẢN TIN GALILEO 30 2.5 KẾT LUẬN 31 CHƯƠNG III – MÁY THU DÙNG CÔNG NGHỆ VÔ TUYẾN ĐIỀU KHIỂN BẲNG PHẦN MỀM – SDR 32 3.1 SƠ LƯỢC VỀ MÁY THU VỆ TINH 32 3.1.1 Thiết kế máy thu theo phương pháp truyền thống 32 3.1.2 Thiết kế máy thu theo phương pháp 33 3.2 CẤU TRÚC MÁY THU 34 3.2.1 Sơ đồ khối 35 3.3 PHẦN CAO TẦN 37 3.3.1 Cơ sở lý thuyết 37 3.3.2 Các Modun cao tần 39 3.4 PHẦN XỬ LÝ TÍN HIỆU BĂNG CƠ SỞ 46 3.4.1 Kênh tín hiệu 46 3.4.2 Thu thập liệu 46 3.4.3 Bám pha bám mã 57 3.4.4 Xử lý tín hiệu xác định vị trí 74 3.5 KẾT LUẬN 91 CHƯƠNG IV – CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG 92 4.1 TỔNG QUAN 92 4.2 THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ 95 4.3 TẠO TÍN HIỆU GPS/GALILEO 96 4.3.1 Cách sử dụng N-FUELS 96 4.4 HÀM THU THẬP DỮ LIỆU – Acquisition.m 97 4.5 HÀM BÁM SÁT – tracking.m 100 4.6 HÀM postNavigation.m 101 KẾT LUẬN 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Từ mã HOW 20 Bảng 3-1 Các dạng hệ số phân biệt khác vòng lặp Costas 66 Bảng 3-2 Mô tả hệ số vịng lặp khóa trễ 72 Bảng 3-3 Các thông số quĩ đạo vệ tinh Kepler 78 Bảng 3-4 Các thông số lịch thiên văn 84 Bảng 3-5 Kết tính tốn giá trị giả khoảng cách 87 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Vị trí trạm điều khiển mặt đất 11 Hình 1-2 Các tín hiệu vệ tinh hệ thống GPS 14 Hình 1-3 Sơ đồ cấu trúc phận phát tín hiệu GPS từ vệ tinh [1] 15 Hình 1-4 Phương pháp tạo mã C/A 16 Hình 1-5 Cấu trúc từ TLM 18 Hình 1-6 Cấu trúc từ HOW 19 Hình 2-1 Băng tần tín hiệu GALILEO [5] 24 Hình 2-2 Phổ tần số tín hiệu Galileo [5] 27 Hình 2-3 Tín hiệu điều chế theo phương thức BOC 28 Hình 2-4 Phổ cơng suất hai tín hiệu BOC 29 Hình 2-5 Mật độ phổ cơng suất tín hiệu Galileo 29 Hình 2-6 Cấu trúc tin Galileo 30 Hình 2-7 Nguyên lý xếp liệu GALILEO 31 Hình 3-1 Máy thu dựa theo công nghệ SDR - [4][6] 34 Hình 3-2 Sơ đồ khối chức máy thu GNSS - [6][7] 35 Hình 3-3 Hệ thống tìm kiếm thu thập song song [1] 36 Hình 3-4 Vịng lặp bám sóng mang [1] 37 Hình 3-5 Miền tần số tín hiệu GPS công suất nhiễu nhiệt 37 Hình 3-6 Khối xử lý cao tần máy thu GNSS băng L1 [1] 39 Hình 3-7 So sánh lọc 42 Hình 3-8 Máy thu kênh 46 Hình 3-9 Sơ đồ khối Sơ đồ khối xử lý tín hiệu theo giải thuật thu thập thông tin liên tiếp 48 Hình 3-10 Đầu thuật toán thu thập liên tiếp với mã PRN 19 21 50 Hình 3-11 Sơ đồ khối xử lý tín hiệu theo phương pháp tìm kiếm song song không gian tần số 51 Hình 3-12 Giải điều chế mã PRN 52 Hình 3-13 Hàm mật độ phổ cơng suất (tần số trung tần IF = 9.548 MHz) 53 Hình 3-14 Sơ đồ khối xử lý tín hiệu theo phương pháp tìm kiếm song song theo pha mã 56 Hình 3-15 Mơ hình giải điều chế 57 Hình 3-16 Mơ hình vịng khóa pha tuyến tính 61 Hình 3-17 Bộ lọc vịng khóa pha 61 Hình 3-18 Sơ đồ khối vòng lặp bám sát máy thu GPS 63 Hình 3-19 Vịng khóa pha Costas (dùng để bám sóng mang) 64 Hình 3-20 Các đáp ứng vịng lặp Costas 67 Hình 3-21 Giản đồ pha biểu thị sai pha tín hiệu sóng mang tới tín hiệu sóng mang 68 Hình 3-22 Sơ đồ khối vòng lặp bám mã 69 Hình 3-23 Bám mã 69 Hình 3-24 Sơ đồ khối DLL với tương quan 70 Hình 3-25 Tín hiệu từ tương quan, với tần số lệch 20 Hz băng thông nhiễu PLL 15 Hz 70 Hình 3-26 Tín hiệu từ tương quan tín hiệu sóng mang trùng pha với tín hiệu tới 71 Hình 3-27 Các đáp ứng vịng khóa trễ 73 Hình 3-28 Tín hiệu nhận từ khối bám sát 75 Hình 3-29 Tương quan 33s liệu với bit mào đầu đoạn 76 Hình 3-30 Các thành phần quĩ đạo Kepler 79 Hình 3-31 Qũi đạo Elip 80 Hình 3-32 Giá trị hàm tương quan 12s liệu với giá trị mào đầu 86 Hình 3-33 Thời điểm khởi đầu khung kênh 86 Hình 4-1 Giải thuật triển khai máy thu 93 Hình 4-2 Kết xử lý tín hiệu vệ tinh số 21 94 Hình 4-3 Kết xử lý tín hiệu vệ tinh số 22 94 Hình 4-4 Giao diện người dùng 96 Hình 4-5 Tín hiệu GPS 97 Hình 4-6 Giải thuật thu thập song song theo pha mã 98 Hình 4-7 Kết trình bám sát 99 Hình 4-8 Giải thuật bám sát 100 Hình 4-9 Giải thuật hàm postnavigation 102 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ACF ADC AGC ASIC AWGN BOC BPSK BPF CDMA DFT DLL DOP ECEF EGNOS FEC FFT FLL GAST GDOP GIOVE-A GNSS GPS GPST GST HOW IERS IF L1 LFSR LHCP LNA LPF Autocorrelation Function Analog-to-Digital Converter Automatic Gain Control Application-Specific Integrated Circuit Additive White Gaussian Noise Binary Offset Carrier Binary Phase-Shift Keying Band Pass Filter Code Division Multiple Access Discrete Fourier Transform Delay Lock Loop Dilution of Precision Earth Centered, Earth Fixed European Geostationary Navigation Overlay System Forward Error Correction Fast Fourier Transform Frequency Lock Loop Greenwich Apparent Sidereal Time Geometric Dilution of Precision Galileo In-Orbit Validation Element A Global Navigation Satellite System Global Positioning System GPS Time Galileo System Time Handover-Word 17-bit truncated version of TOW International Earth Rotation and Reference Systems Service Intermediate Frequency The GPS and Galileo frequency fL1 = 1575.42 MHz Linear Feedback Shift Register Left Hand Circular Polarization Low Noise Amplifier Low Pass Filter Zi,1 = Z1,0 + ∆Zi , Giá trị liên tục gán cho giá trị tọa độ máy thu Khai triển Taylor hàm f là: + 𝜕𝜕𝜕𝜕(Xi,0 , Yi,0 ,Zi,0) 𝜕𝜕𝑋𝑋𝑖𝑖,0 f(X i,1 , Yi ,1, Z i,1 ) = f(Xi,0 , Yi,0 ,Z i,0 ) ∆Xi + 𝜕𝜕𝜕𝜕(Xi,0 , Yi,0 ,Zi,0) 𝜕𝜕𝑌𝑌𝑖𝑖,0 ∆Yi + 𝜕𝜕𝜕𝜕(Xi,0 , Yi,0 ,Zi,0) 𝜕𝜕𝑍𝑍𝑖𝑖,0 ∆Zi (3.57) Đây khải triển Taylor cấp 1, phương trình 3.57 chỉ giá trị vị trí xấp xỉ, đạo hàm phần phương trình 3.57 ta có: 𝜕𝜕𝜕𝜕(Xi,0 , Yi,0 ,Zi,0) 𝜕𝜕𝑋𝑋𝑖𝑖,0 𝜕𝜕𝜕𝜕(Xi,0 , Yi,0 ,Zi,0) 𝜕𝜕𝑌𝑌𝑖𝑖,0 𝜕𝜕𝜕𝜕(Xi,0 , Yi,0 ,Zi,0) 𝜕𝜕𝑍𝑍𝑖𝑖,0 =− 𝑋𝑋 𝑘𝑘 −𝑋𝑋𝑖𝑖,0 , 𝑌𝑌 𝑘𝑘 −𝑌𝑌𝑖𝑖,0 ρk i , 𝑍𝑍 𝑘𝑘 −𝑍𝑍𝑖𝑖,0 ρk i = − = − ρk i Gọi pk i,0 khoảng cách tính từ giá trị xấp xỉ vị trí máy thu ta có: k Pik = ρi,0 − (3.58) 𝑋𝑋 𝑘𝑘 −𝑋𝑋𝑖𝑖,0 ρk i,0 ∆Xi − 𝑌𝑌 𝑘𝑘 −𝑌𝑌𝑖𝑖,0 ρk i,0 ∆Yi − 𝑍𝑍 𝑘𝑘 −𝑍𝑍𝑖𝑖,0 ρk i,0 ∆Zi + c�dt i − dt k � + Tik + Iik + 𝑒𝑒ik Và ta có phương trình là: ρki,0 = �(𝑋𝑋𝑘𝑘 − 𝑋𝑋𝑖𝑖,0 )2 + (𝑌𝑌𝑘𝑘 − 𝑌𝑌𝑖𝑖,0 )2 + +(𝑍𝑍𝑘𝑘 − 𝑍𝑍𝑖𝑖,0 )2 90 (3.59) 3.5 KẾT LUẬN Việc nghiên cứu khảo sát phương pháp, thuật tốn vơ quan trọng trình thiết kế máy thu Chương III tập trung phân tích thành phần cấu tạo đồng thời đưa giải thuật xử lý tín hiệu băng sở máy thu định vị vệ tinh GPS/GALILEO Từ nắm rõ phương thức thu thập, dị tìm tín hiệu, khai thác liệu dẫn đường phát từ vệ tinh tính tốn vị trí máy thu triển khai chúng việc xây dựng hàm Đây phần cốt lõi để thiết kế máy thu định vị vệ tinh GPS/GALILEO dựa kỹ thuật vô tuyến điều khiển phần mềm 91 CHƯƠNG IV – CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG 4.1 TỔNG QUAN Luận văn tập trung mơ tả hoạt động máy thu đơn kênh hình 4.1 Luồng liệu thực cần xử lý với hàm Matlab sử dụng cho máy thu minh họa hình 4.1 Bước trình xử lý (chỉ khoảng vài ms)là việc đọc phần đầu file liệu truyền tham số đến phần thu thập liệu (acquisition M-file) File tìm tồn tín hiệu vệ tinh GPS có Nó tính tốn tần số pha mã C/A tín hiệu GPS Kết lưu thành ghi acqResult Bước tiếp theo, hàm preRun đọc kết trình thu thập liệu khởi tạo tất kênh liệu số lượng vệ tinh tầm nhìn nhỏ số lượng kênh, kênh thừa tắt hàm xóa tồn kết mà lần chạy trước lưu lại Như vây, tạo trường liệu trống cho lần chạy Sau khởi tạo kênh máy thu, khối mẫu liệu đọc từ file ghi đưa tới hàm Track Hàm bám sát (tracking function) thực việc bám tín hiệu tất kênh khởi tạo, dị tìm giới hạn bit, lưu trữ bit liêụ dẫn đường giải mã chúng Dữ liệu thiên văn giải mã lưu theo cấu trúc Eph Kết trình bám sát (đầu tương quan, phân biệt) lưu cấu trúc trackResults Trong hàm setting qui định rõ khoảng thời gian tiến trình bám sát Sau trình bám sát kết thúc, hàm postNavigation thực thi nhằm xử lý tín hiệu xác định điểm khởi đầu khung con, xác định thời gian lan truyền tín hiệu tính tốn tất giá trị giả khoảng cách Sau tính tốn giá trị hệ tọa độ ECEF chuyển chúng sang hệ tọa độ UTM hay WGS84 92 Hình 4-1 Giải thuật triển khai máy thu Bước cuối cùng, kết trình thu thập liệu, bám sát xác định vị trí vẽ Kết trình xử lý tín hiệu hai vệ tinh số 21 22 máy thu thể hình 4.2 4.3 93 Hình 4-2 Kết xử lý tín hiệu vệ tinh số 21 Hình 4-3 Kết xử lý tín hiệu vệ tinh số 22 94 4.2 THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ Tất biến chung cho khối máy thu biến riêng cho khối lưu hàm cấu trúc có tên settings Điều có lợi chỗ cho phép máy thu phần mềm tập trung hóa quản lý cách linh hoạt biến hay hoạt động ví dụ, thông số tần số lấy mẫu sử dụng cho nhiều hàm (hay nhiều trình), từ trình thu thập liệu q trình tính tốn giả khoảng cách Mỗi lần thông số cập nhật hàm settings tất hàm khác sử dụng giá trị thay đổi Một lợi ích cách danh sách thông số hàm không phụ thuộc vào thơng số mà hàm sử dụng Sự thay đổi bên hàm không ảnh hưởng đến hàm gọi đến Các biến hay sử dụng là: - IFfrequency: Tần số trung tần tín hiệu GPS, tính Hz - samplingFrequency: tần số lấy mẫu tín hiệu GPS, Hz - msToProcess: biến thiết lập 37000 để đảm bảo tất khung liệu 6s xử lý bao gồm kết đầu - processBlockSize: kích thước khối liệu xử lý hàm bám sát - numberOfChannels: số lượng kênh xử lý máy thu phần mềm Hàm initSettings tạo cấu trúc settings Ngay đầu tiên, hàm thực thi script init Hàm thực thi biến bị thay đổi Người sử dụng thay đổi vài thơng số trực tiếp cấu trúc settings Tuy nhiên cần phải lưu ý vài biến biến phụ thuộc tính tốn lại cách tự động Do đó, để đảm bảo cho chương trình khơng bị lỗi nên thay đổi biến hàm initSettings 95 4.3 TẠO TÍN HIỆU GPS/GALILEO Việc tạo tín hiệu để mơ kiểm tra hoạt động máy thu quan trọng Để thực điều này, phần mềm có tên N-FUELS (Full Educational Library of Signals for Navigation) phát triển nhóm phát triển phân tích mơ tín hiệu dẫn đường (NavSAS) trường đại học Bách khoa Torino viện ISMB Italia tỏ hữu dụng Phần mềm cho phép mô tín hiệu dẫn đường đầu phần cao tần máy thu hệ thống GPS, GALILEO EGNOS tất băng tần sử dụng thực tế dải tần dùng tương lai Các tín hiệu giả lập làm suy yếu tương tự tín hiệu thực tế chúng chịu tác động nhiễu, tượng đa đường hiệu ứng Doppler 4.3.1 Cách sử dụng N-FUELS Hình 4-4 Giao diện người dùng 96 - Bước 1: Chạy file PLEASE_RUN_THIS.bat Bước 2: Sau bước thực xong hình xuất bảng điều khiển hình 4.2 Bước 3: Sử dụng nút GENERATE SIGNAL để tạo tín hiệu mong muốn Với việc sử dụng phần mềm này, tạo tín hiệu GPS kết sau: Frequency domain plot Time domain plot Magnitude Amplitude -10 -20 -5 0.005 0.01 0.015 Time (ms) x 10 Number in bin 0 10 15 Frequency (MHz) Histogram -5 Bin Hình 4-5 Tín hiệu GPS 4.4 HÀM THU THẬP DỮ LIỆU – Acquisition.m Hàm thu thập liệu acquisition thực thi phương pháp tìm kiếm pha mã song song, thuật giải mô tả chương lý thuyết sở Mục đích q trình tìm thơng số tín hiệu tất vệ tinh tầm nhìn thấy với ghi liệu thời gian vài ms Quá trình thực tuân theo sơ đồ giải thuật hình 4.2 97 Hình 4-6 Giải thuật thu thập song song theo pha mã Hàm thu thập liệu dị tìm tín hiệu GPS theo bước nhảy tần số 0.5 kHz Mỗi bước tần tương ứng với lần giải thuật tìm kiếm song song thực thi Các kết hàm tương quan lưu lại, hàm thu thập liệu tiếp tục cơng việc với bước nhảy tần Bước tiếp theo, hàm acquisition xác định giá trị tương quan cực đại (correlation peak) lấy từ kết lưu lại Sau tìm thấy giá trị cực đại, hàm tiếp tục tìm kiếm giá trị tương quan cao thứ hai khoảng tần số đỉnh cực đại tính tỉ số hai đỉnh Tỉ số dùng 98 để so sánh với ngưỡng thiết lập biến acq_threshold Cơ chế dị tìm không phụ thuộc vào tần số lấy mẫu Nếu giá trị tỉ số lớn ngưỡng, tần số sóng mang tìm thơng qua biến đổi FFT Việc phải thực để hỗ trợ cho vòng khóa pha vịng lặp bám sát khởi động q trình bám sát tín hiệu Các thơng số hàm giá trị khởi tạo ghi liệu, bảng mã C/A cấu trúc settings Các biến hàm thu thập liệu khai báo cấu trúc settings là: - acq_satelliteList: nhóm mã PRNS vệ tinh - acq_searchBand: dải tần số tìm kiếm tín hiệu, đợn vị kHz Có tần số trung tâm tần số trung tần với bước nhảy 0.5kHz - acq_threshold: xác định mức ngưỡng tín hiệu Đầu q trình thu thập liệu chínhh mảng cấu trúc có tên acqResults, mảng chứa tồn kết tìm kiếm tất vệ tinh xác định acq_satelliteList Khi dò tìm tín hiệu vệ tinh đó, trường signalDetected thiết lập lên vệ tinh cụ thể Acquisition results 15 Acquisition Metric Not acquired signals Acquired signals 10 0 10 15 20 25 PRN number (no bar - SV is not in the acquisition list) 30 Hình 4-7 Kết trình bám sát 99 Hình 4.5 minh họa kết trình này, với cột thể mức tín hiệu mà máy thu thu Các vệ tinh mà máy thu thu thập tín hiệu cấp phát kênh xử lý đưa đến hàm bám sát 4.5 HÀM BÁM SÁT – tracking.m Hàm bám sát tín hiệu phân chia vào kênh Hàm bám sát thực thi thơng số sau: ghi tín hiệu từ khối cao tần, cấu trúc kênh (structure channel), hàm sin, cos bảng mã C/A Hàm bám sát xử lý khối mẫu tín hiệu trả hai cấu trúc: kết bám sát trackResults cấu trúc cập nhật kênh channel Hình 4-8 Giải thuật bám sát 100 Cấu trúc kênh sử dụng để truyền thơng tin khởi tạo cho kênh sử dụng để lưu trữ thông tin kênh xử lý thông tin Mục tiêu thứ hai cấu trúc nhắm tạo tính liên tục trình bám sát Theo cách q trình xử lý hai hay nhiều khối tín hiệu thực thi cách liên tục Cấu trúc kênh (channel) chứa thông tin tần số sóng mang, pha mã, số mã PRN vệ tinh cần bám sát, giá trị định thời cho vịng lặp lọc tạo tín hiệu địa phương Các tham số cho trình bám sóng mang lưu trữ cấu trúc settings - PLL_damplingRatio: hệ số suy giảm - PLL_noiseBandwidth: băng thông nhiễu vịng khóa pha - Các biến dùng cho q trình bám mã chứa cấu trúc settings: - DLL_CACorrelatorSpacing: hệ số suy giảm cho vịng khóa trễ - DLL_noiseBandwidth: băng thơng nhiễu vịng khóa trễ Cấu trúc trackResults liệu đầu trình bám sát Nó chứa đựng kết cho tất kênh thông tin ms khối liệu xử lý thông tin đặc tính tín hiệu (tần số sóng mang pha mã) đầu tất sáu tương quan với vòng lặp so sánh phân biệt Đầu q trình bám mã đầu vào hàm postNavigation Hàm có nhiệm vụ vẽ phân tích kết q trình bám sát cho kênh 4.6 HÀM postNavigation.m Hàm postNavigation khởi tạo cách tìm thời điểm đảo bit vị trí mào đầu đoạn Sau đó, giá trị bit lưu lại, lịch thiên văn giải mã Tiếp theo, hàm chức gọi hàm tính tốn giả khoảng cách giá trị tọa độ Đầu vào hàm kết q trình bám sát thơng số thiết lập hàm cấu trúc settings đầu giá trị giả khoảng cách vị trí tọa độ máy thu tính tốn Hàm postNavigation đọc biến sau: 101 - navSolPeriod : u cầu tính tốn giả khoảng cách vị trí elevationMask: góc ngẩng UTMzone: biến chuyển đổi từ hệ tọa độ ECEF sang hệ tọa độ UTM truePosition: giá trị tham chiếu phương hướng máy thu Hình 4-9 Giải thuật hàm postnavigation 102 KẾT LUẬN Ngày nay, cơng nghệ vệ tinh nói chung cơng nghệ định vị vệ tinh nói riêng thể lợi ích to lớn đời sống kinh tế xã hội Chính vậy, nước ta bước xây dựng hệ thống thông tin vệ tinh riêng Minh chứng cho điều việc phóng thành công đưa vào sử dụng khai thác vệ tinh Vinasat I Đặc biệt, việc thành lập trung tâm nghiên cứu Công nghệ định vị vệ tinh Navis trường Đại học Bách Khoa Hà Nội mở hội tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển công nghệ định vị vệ tinh nước ta Chính lý đó, luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu thiết kế máy thu định vị vệ tinh toàn cầu GALILEO dùng công nghệ vô tuyến điều khiển phần mềm” lại trở nên có ý nghĩa Với lợi ích công nghệ vô tuyến điều khiển phần mềm (SDR), người ta kỳ vọng tạo loại máy thu nhỏ gọn, ổn định, linh hoạt có khả tương thích với nhiều hệ thống Chính vậy, nghiên cứu thiết kế máy thu định vị vệ tinh tồn cầu GALILEO dùng cơng nghệ SDR nghiên cứu điển hình Trong luận văn này, tác giả trước tiên sâu tìm hiểu hệ thống định vị vệ tinh tồn cầu hệ thống GPS Hoa Kỳ hệ thống GALILEO Châu Âu Tác giả xác định đặc tính quan trọng mặt tín hiệu tin dẫn đường sử dụng hai hệ thống Dựa vào đó, tác giả phân tích q trình thu thập, xử lý tín hiệu đưa thuật tốn để triển khai q trình phần mềm nhằm xây dựng máy thu có khả tương thích với hai hệ thống nêu 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Borre Kai, Akos D.M, et al, A Software-Defined GPS and Galileo Receiver A Single Frequency Approach, Birkhauser 2007 Betz J W, “An Offset Carrier Military Signal for Spectrum Sharing”, MITRE Presentation to the GPS JPO, 21 August, 1997 Betz J W.“Binary offset carrier modulations for radionavigation,” Journal of The Institute of Navigation, vol 48, no 4, pp 227–246, 2001 Braasch M.S., van Dierendonck A.J., GPS Receiver Architectures and Measurements, Proceedings of the IEEE, vol 87, no 1, January 1999 Galileo Joint Undertaking, “Galileo Open Service Signal in Space Interface Control Document (OS SIS ICD) Draft 0,”May 2006 MacGougan G, Normark P.L, Stahlberg C GNSS Evolution: The Software Receiver, GPS World, January 2005 Pany T., Irsigler M., Eissfeller B., Code and Carrier Phase Tracking Performance of a Future GALILEO RTK Receiver, Proc of ENC GNSS, May 2002, Copenhage Soellner M, System-Engineer Navigation, Astrium Germany, Ottobrunn “Comparison of AWGN Code Tracking Accurancy for Alternative-BOC, Complex- LOC and Complex-BOC Modulation Options in Galileo E5- and”, Global Navigation Satellite System 2003 – The European Navigation Conference, 22-25 April 2003, Graz Austria 104 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hán Trọng Thanh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY THU ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GALILEO DÙNG CÔNG NGHẸ VÔ TUYẾN ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHẦN MỀM Chuyên ngành: Điện tử viễn thông NGƯỜI... CHƯƠNG III – MÁY THU DÙNG CÔNG NGHỆ VÔ TUYẾN ĐIỀU KHIỂN BẲNG PHẦN MỀM – SDR 3.1 SƠ LƯỢC VỀ MÁY THU VỆ TINH Vấn đề cần phải đề cập đến việc thiết kế máy thu vệ tinh việc lựa chọn vấn đề kỹ thu? ??t phù... mặt kinh tế xã hội Do vậy, việc thiết kế máy thu định vị vệ tinh tồn cầu có khả tương thích hai hệ thống yêu cầu thiết thực Để thực điều đó, cơng nghệ thiết kế máy thu truyền thống tỏ không linh