مقاوم‌سازي حلقه رديابي فاز حامل در گيرنده هاي GPS با ديناميك زياد با استفاده از كنترل‌كننده فازي تنظيم‌شده مبتني بر الگوريتم ژنتيك به منظور ناوبري دريايي

Robust Carrier Phase Tracking Loop in GPS Receiver with High Dynamic using Fuzzy Logic Controller Adjusted based on Genetic Algorithm for Marine Navigation

GPS دقيق ترين روش را براي ناوبري، اندازه گيري سرعت و تعيين مكان براي دريانوردان فراهم مي كند. براي اندازه‌گيري دقيق فاز حامل سيگنال‌ها از حلقه قفل فاز (PLL) استفاده مي‌شود. حلقه كاستاس يكي از انواع PLL است كه به دليل بار محاسباتي كم و ساختار و معماري ساده، آن يكي از پر استفاده‌ترين PLLها در گيرنده GPS شده است. نويز فاز و ديناميك بالا بر روي طراحي PLL تاثير مي‌گذارد. براي رديابي سيگنال‌هاي ديناميك بالا، نيازمند پهناي باند نويز بالا هستيم. با اين وجود، پهناي باند نويز بالا باعث مي‌شود كه نويز بيشتري از حلقه فيلتر عبور كند. براي كاهش نويز حرارتي بايد فيلتري با پهناي باند نويز باريك طراحي شود. از طرفي پهناي باند نويز كم در شرايط ديناميك بالا عملكرد حلقه رديابي را كاهش مي‌دهد و منجر به از دست رفتن حلقه مي‌شود. براي حل اين مشكل از يك كنترلر فازي (FLC) براي تنظيم پهناي باند نويز به‌طور وفقي استفاده شده است. اين FLC يك سيستم دو وروديتك‌خروجي است كه توابع عضويت آن با استفاده از الگوريتم ژنتيك (GA) بهينه شده است. نتايج مقايسه اين روش با روش‌هاي سنتي نشان مي‌دهد كه روش جديد در رديابي سيگنال ديناميكي عملكرد بهتري داشته است. عملكرد الگوريتم پيشنهادي توسط چندين شبيه‌سازي تاييد شد.

GPS provides accurate measuring of velocity and positioning for marine navigation. Phase Lock Loop (PLL) is used to measure signal carrier phase accurately. Thanks to easy architecture of Costas loop, it has been one of the mostused PLL in GPS software receiver. Phase noise and high dynamic situation effects on PLL designing. To track high dynamic signals, wider loop noise bandwidth is desirable. However, a wide bandwidth allows noises to pass through the loop filter. To reduce the thermal noise, the filter loop with narrow loop noise bandwidth should be designed. But it degrades the tracking loop robustness in high dynamic situation and result in loosing lock. To solve this problem, we have used a Fuzzy Logic Controller (FLC) to tune loop noise bandwidth in an adaptive manner. This FLC is a two inputs and one output system which its membership functions has been optimized with Genetic Algorithm (GA). Carrier phase and its delay version go to FLC as input data. According to changes of input, the loop noise bandwidth changes adaptively. This work has been compared with some traditional methods and the performance of the proposed tracking loop is verified by several simulations.