Utilização de filtro adaptativo em receptores GPS

Abstract

O trabalho analisa a influência da utilização de filtros adaptativos nos circuitos PLLs(Phase Locked Loop) da etapa de rastreamento de sinais GPS (Global System Positioning), em situações de alta e baixa dinâmica. Para isso um software foi desenvolvido para ageração e gravação do sinal GPS amostrado em uma base de dados, onde cada amostra daamplitude do sinal é afetada pelos efeitos do ruído e do desvio Doppler. Com o intuito de estudar esses efeitos, foi desenvolvido outro software para leitura da base de dados e rastreamento do sinal de informação. O ruído é inerente ao canal GPS e diminui a sua SNR(Signal Noise Ratio), enquanto a variação da frequência Doppler depende da aceleração eda orientação do movimento relativo entre o satélite e o usuário. Em baixa dinâmica, pode se considerar que o desvio Doppler na frequência do sinal recebido é provocado apenas pelo movimento de rotação do satélite em torno da Terra. Em condições de alta dinâmica,o efeito produzido pelo movimento de usuário não pode mais ser desprezado e éadicionado ao efeito produzido pelo movimento de rotação do satélite. Ao final sãoencontrados resultados encorajadores sobre o uso do filtro adaptativo. Ele se mostrou maiseficiente frente ao Doppler e ruído possibilitando uma melhoria na velocidade e naprecisão da determinação de posição do usuário em relação ao filtro não adaptativo usadono sistema GPS convencional. Esses resultados foram analisados em função da relação sinal-ruído do canal, da aceleração do usuário e da configuração dos laços de rastreamento pelo uso ou não de filtros adaptativos. ___________________________________________________________________________ ABSTRACT

The study analyzes the influence of the use of adaptive filters in loops PLLs (Phase LockedLoop) of tracking GPS signals (Global Positioning System), for situations of high and lowdynamics. So software was developed for generating and recording GPS signal sampled ina database, where each sample of the signal amplitude is affected by the effects of noiseand Doppler shift. In order to study these effects was developed other software to read thedatabase and tracking information signal. The noise is inherent in the GPS channel andreduces its SNR (Signal Noise Ratio), while the variation of Doppler shift depends on theacceleration and orientation relative movement between the satellite and the user. In lowdynamic conditions can be assumed that the Doppler shift in the frequency of the receivedsignal is caused only by the rotation of the satellite around the Earth. Under conditions ofhigh dynamic effect produced by the movement of the user can not be neglected and isadded to the effect produced the rotation of the satellite. At the end encouraging results onthe use of the adaptive filter are found. It was more efficient against the Doppler and noise,in some applications, when compared to non- adaptive filter of the conventional GPSsystem. These results were analyzed in terms of signal to noise ratio of the channel, the acceleration of the user and the configuration of the tracking loop for use or no of adaptivefilters.