微型测控应答机再生测距码跟踪精度研究

微小卫星的星载测控应答机由于功率和天线增益受限,测距误差较大.而再生伪码测距能显著减少下行链路的噪声,从而提高伪码跟踪精度.针对最新的再生测距码,利用线性分析的方法,对伪码跟踪环的理论均方定时误差进行了推导,并对这些测距码的跟踪性能进行了仿真和比较.与理论值不同的是,环路的实际跟踪性能由于VCO相位噪声的存在,不是环路带宽的单调函数.因此,需要根据信噪比条件设置相应的最佳带宽,以得到最佳的跟踪性能.与理论情况相比,各测距码实际环路跟踪性能的差异有所减小.     

高斯干扰下GNSS信号码跟踪精度分析

码跟踪精度是导航系统兼容互操作评估的重要参数。为定量分析高斯干扰下GNSS信号的码跟踪精度,从常见的高斯干扰信号出发,针对CELP,NELP及DP环路模型,基于MATLAB软件对GNSS信号的码跟踪精度进行仿真分析,并给出了NELP及DP环路的CT-SSC表达式,同时对环路模型的CT-SSC及Cramer-Rao下界进行分析。仿真结果表明:在相同条件下,GNSS信号的码跟踪误差受高斯窄带干扰及宽带干扰比较明显,而在一定信干比范围内,受高斯匹配谱干扰和带限白干扰比较稳定;在DP环路下,GNSS信号的CT-SSC三维曲面较CELP及NELP显得“平滑”,相应的跟踪性能也最好。对GNSS信号的码跟踪性能进行分析,有助于给GNSS系统的兼容与互操作评估及现代GNSS接收机的设计提供重要参考;给出的NELP及DP的码CT-SSC表达式,可作为与CELP的CT-SSC进行并行分析的参照依据。     

新型的卫星导航信号体制设计

为进一步提高导航信号精度、频带效率及增强导航系统可靠性,提出一种基于低密度奇偶校验(LDPC)码的最小频移键控-二进制偏移载波(MSK-BOC)调制信号体制(LDPC-MSK-BOC)。以Compass和GPS信号典型参数为例,采用功率谱密度、码跟踪误差、多径误差包络、误比特率、解调抗窄带/匹配谱干扰品质因数、码跟踪抗窄带/匹配谱品质因数、谱分离系数等参数来评估二进制偏移载波(BOC)和MSK-BOC两种信号的导航性能。理论分析和仿真结果表明:在频带资源受限的条件下,与BOC信号体制相比,所提出的信号体制在码跟踪精度和抗多径方面有更好的性能;同时可进一步提高系统的可靠性,改善频带利用率。     

基于自适应滤波的微弱GPS信号跟踪方法

针对全球定位系统(GPS)传统跟踪算法在接收信号很微弱的条件下跟踪误差大,为保持跟踪精度,提出了一种新的跟踪方法.同时考虑了多普勒频移和码相位偏移量作为观测模型,然后采用自适应卡尔曼滤波算法,有效减轻了系统噪声和观测噪声对信号跟踪的影响;并通过列文伯格-马夸尔特方法,优化迭代过程,进一步提高自适应卡尔曼滤波算法的稳定性和收敛速度.仿真结果显示,利用新的算法对载噪比低至21dB-Hz的微弱GPS信号取得了良好的跟踪精度和极高的灵敏度.     

多径BOC(n,n)信号的精确跟踪方法

针对卫星导航定位接收机易受多径的影响,提出了一种基于最大似然估计和卡尔曼滤波相结合的多径BOC(n,n)信号的精确跟踪方法。该方法首先对接收的多径BOC(n,n)信号进行相干积分累加;然后用最大似然法估计出多径信号的幅度和时延,再将这些估计结果进行卡尔曼滤波,得到了在较低载噪比下比较准确的多径幅度和时延估计值;最后采用多径估计延迟锁定环(MEDLL)来分析使用该方法前后的鉴相曲线,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。理论和仿真结果表明,在较低载噪比下,该方法能够精确地跟踪多径BOC(n,n)信号。     

北斗/惯导组合导航中伪码跟踪技术研究

现代北斗卫星通信接收机中,单纯的伪码跟踪环已无法满足高动态、强干扰环境下的伪码同步。组合导航已成为一种发展方向,且在高动态、强干扰的环境下,传统的组合方式也无法使伪码跟踪环的性能达到最优。采用伪码跟踪环与惯导相互反馈的超紧组合方式,解决了伪码跟踪环中跟踪精度与动态性能之间的矛盾,提高了组合导航系统的稳定性。同时又在伪码跟踪环的内部增加了积分控制信号,仿真结果表明,组合方式设计增强了伪码跟踪环的环境适应能力,提高了伪码跟踪环的工作性能。     

基于中频采样率的伪码跟踪环性能分析与仿真

本文对GPS接收机中伪码跟踪过程建立了数学模型,分析了中频采样时钟对码环跟踪性能的影响.通过动态仿真,模拟了FPGA中码跟踪环在多种条件下(多普勒,环境噪声,初始码相位偏移)的同步与跟踪.理论分析和仿真结果表明,中频采样率直接影响接收机码环的跟踪精度,成为影响码环工作性能的一个重要因素.     

伪码调相雷达高度表中多径信号抑制算法研究

多径误差是伪码调相雷达高度表中重要的误差源之一,为了提高系统的测距精度,建立了采用strobe相关器的伪码跟踪环数学模型,给出了其实现的结构框图;在考虑单路多径信号的基础上分析了多径信号的参数对伪码跟踪环的跟踪误差的影响,并在Matlab环境下对伪码跟踪环的跟踪性能进行了仿真;仿真结果表明在相同的多径参数条件下,strobe相关器可以有效地减小多径引起的跟踪误差,性能优于窄相关器,运算量较多径估计延迟锁定环要小,易于在硬件上实时实现,具有实际应用价值。     

采样时钟抖动对GPS信号跟踪性能影响研究

本文分析了晶振的漂移对GPS接收机的影响,从锁相环理论的角度,重点分析了采样时钟抖动对基带载波跟踪和伪码跟踪性能的影响,并给出一种环路分级降带宽的方法来消除这种影响.该方法在保证最终伪码跟踪精度的前提下,增加了跟踪环路对动态应力的容忍范围.提高了GPS接收机跟踪环路的稳定性.     

基于多载波环融合的GPS高动态信号跟踪方法

研究全球定位系统(GPS)导航高动态接收跟踪信号精度优化问题,针对GPS在高动态环境下信号跟踪精度不高,并容易失锁的问题,提出了一种新的跟踪方法。基于锁相环,锁频环,四象限反正切鉴频器和锁频环辅助锁相环构建多载波环相融合的跟踪环,利用频率和相位判决因子,调整选用不同跟踪环更新本地载波频率发生器以实现稳定跟踪。仿真结果表明,提出的方法在环路噪声带宽较小的情况下能够成功地跟踪加速度为150g的超高动态GPS信号,并在高动态环境下提高了GPS信号的跟踪精度,为多载波设计提供了参考依据。