Multikonstelační GNSS přijímač, sledování signálu

Abstract

Sledování signálu je důležitou součástí každého GNSS přijímače. Jde o klíčovou součást, která umožňuje zůstat v synchronizaci s příchozím signálem a demodulovat přenášená data. Mnoho inženýrů však přistupuje k zpětnovazebním systémům jako k černé skříňce a cílem této práce je tyto systémy používané v GNSS přijímačích podrobně popsat. Souběžně s touto prací byl vyvinut simulátor podobný softwarově definovanému rádiu, který pomáhá analyzovat zpětnovazební systémy. Jedním z významnějších problémů se zpětnovazebními smyčkami v GNSS přijímačích je jejich provázanost. Když jedna smyčka přestane správně fungovat, zhroutí se celý systém. Proto byl vyvinut generátor autentických GNSS signálů, který byl implementován do vyvíjeného simulátoru, aby bylo možné testovat jednotlivé smyčky izolovaně. Tyto signály mají nastavitelné vlastnosti, jako je trvalé odstranění nosné/kódu, což nám umožňuje testovat jednotlivé smyčky odděleně. Ke konci práce jsou implementované smyčky porovnány s teorií obecných zpětnovazebních systémů. Je ukázáno, že se chovají v souladu s teorií, přestože to v některých případech nemusí být zřejmé. Na závěr je demonstrováno, že vyvinutý simulátor podobný SDR správně sleduje živé signály GNSS zaznamenané na ČVUT v Praze.

Signal tracking is a vital part of any GNSS receiver. It is a crucial part to remain synchronized with the incoming signal and to be able to demodulate transmitted data. However, many engineers approach feedback systems as a black box, and this thesis aims to describe lock loops used in GNSS receivers in detail. To support this thesis, Software Defined Radio like simulator was developed to help analyze the feedback systems. One of the more significant problems with GNSS lock loops is that they are tied together. When one loop does not work correctly, the whole system crumbles. A generator of authentic GNSS signals was developed and implemented as part of the SDR-like simulator to make isolated testing of individual loops possible. These signals have customizable properties such as permanent carrier/code wipe off, which allows us to test individual loops separately. Towards the end of the thesis, implemented lock loops are compared with the theory of general feedback systems. It is illustrated that they behave according to the theoretical background even though it may not be apparent in some cases. Finally, it is demonstrated that the developed SDR-like simulator is correctly tracking live GNSS signals recorded at CTU in Prague.