Modelling and Comparison of Tracking Loops for GPS Signal - Andrle M; Vu BN; University of Defence
Hoy en da̕, las aplicaciones del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) estǹ muy extendidas y afectan todos los aspectos de nuestras vidas modernas. Se pueden encontrar en muchos campos diferentes, como la aviacin̤, el medio ambiente, la marina, el espacio, la topografa̕, el mapeo y las operaciones militares. En el servicio militar, el GPS se emplea en la gua̕ de misiles, navegacin̤ de barcos y aeronaves, ubicacin̤, sincronizacin̤ de la red de comunicacin̤, etc. Se requiere que el receptor GPS sea cada vez ms̀ robusto para soportar condiciones duras, por ejemplo, přdida de seąl o bloqueo. Este documento demuestra la implementacin̤ y simulacin̤ de una tčnica de seguimiento avanzada que se utiliza en los receptores GPS modernos: un bucle de seguimiento de vectores. Se presentan breves principios relacionados de un receptor GPS. Se muestra el principio del bucle de seguimiento tradicional y se compara con el bucle de seguimiento de vectores. Se utiliza un filtro Kalman extendido como algoritmo de seguimiento de vectores. El filtro extendido de Kalman utiliza una tasa de pseudo rango, que se calcula a partir del cd̤igo y la portadora para restringir la velocidad del receptor. Se comparan los resultados adquiridos y en este documento se presentan las ventajas del algoritmo de seguimiento de vectores frente al bucle de seguimiento tradicional, incluidas las caracters̕ticas del bucle de seguimiento de vectores.1. Introduccin̤Un receptor GPS tp̕ico debe realizar al menos cuatro tareas en el procesamiento de la banda base para desterminar su propia posicin̤. Estas tareas son la adquisicin̤ de satľites, el rastreo de seąles, la decodificacin̤ de datos de navegacin̤ y el cl̀culo de la ecuacin̤ de navegacin̤. En un receptor GPS convencional, cada satľite que se revela en una etapa de adquisicin̤ se rastrea en un solo canal utilizando un bucle de rastreo tradicional o un bucle de rastreo escalar (STL). En el STL, su fase se deriva mezclando e integrando la seąl entrante con una seąl generada localmente, mientras que los canales funcionan de manera independiente. Por otra parte, el bucle de rastreo vectorial (VTL) acopla todos los canales de rastreo en un solo algoritmo para calcular la fase de la seąl entrante. La ventaja del rastreo vectorial es que el algoritmo utiliza no sl̤o la informacin̤ de la integracin̤ de la seąl, sino tambiň la posicin̤ y la velocidad del receptor y de los satľites para predecir la fase de la seąl entrante. En caso de que uno o ms̀ satľites se bloqueen, debido a un obstc̀ulo o a un atasco, el algoritmo puede seguir rastreando la fase de la seąl en ese canal estableciendo informacin̤ de los otros canales, como la posicin̤ y la velocidad del satľite y del receptor.2. Seguimiento de la seąl escalarLa etapa de rastreo de la seąl juega un papel importante en cualquier receptor GPS. En esta etapa, los datos de navegacin̤ son demodulados, y tanto la fase del cd̤igo como el portador son ex-traccionados. La seąl GPS utiliza la tčnica CDMA y se modula con un pseudo ruido aleatorio (cd̤igo PRN). As ̕pues, el rastreo exitoso de la fase del cd̤igo es la clave para abrir la fase del portador y luego los datos de navegacin̤.