GPS／Galileo双模捕获引擎的VLSI实现

随着卫星导航进入多星座时代,兼容GPS和Galileo的双模接收机成为目前卫星导航接收机设计的热点。捕获是卫星导航接收机基带信号处理的关键部分之一。本文通过对两种信号捕获算法的分析,提出了一种可以兼容GPS和Galileo信号的捕获引擎的VLSI结构。该结构兼顾了GPS和Galileo的信号特点,可以对GPS信号进行时域并行搜索和对Galileo信号进行时域部分并行搜索。最后给出了该结构各个组成单元的设计方法,在Altera公司的EP2S180FPGA器件上验证通过,并在0．18μm的CMOS工艺下综合,电路规模是3514231平方微米。     

北斗新体制BOC B1C导航信号模拟与生成

卫星导航信号模拟与测试作为全球卫星导航定位系统研制建设及导航接收机厂家测试验证的必要环节,其相关技术的进步集中反映了一个国家卫星导航系统建设和应用的水平。随着北斗新体制BOC信号的应用推广,给导航信号模拟与测试又提出了新的要求和挑战,基于伪距迭代和时延滤波技术,实现了对北斗新体制BOC B1C信号的基带生成,并利用开源软件接收机平台对自生成的基带信号进行了捕获、跟踪、解调、定位解算,定位结果显示,三维定位误差方差优于0.74 m,二维定位误差方差优于0.43 m,该模拟信号能够满足测试要求。     

基于FPGA的高动态GPS信号FFT快捕设计与实现

高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.系统的高动态特性即导航卫星和接收机之间径向距离和径向速度的影响,使GPS信号产生相位延迟和多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关法捕获,需要很长的捕获时间.为提高捕获性能,本文分析了一种频域FFT快速捕获方法,对GPS信号进行频域并行捕获,详细介绍了基于FPGA的具体实现,通过高动态GPS信号发生器的辅助实验,缩短了捕获时间,验证了算法的有效性,并给出了改进措施.     

无人机航测高精度 RTK 接收机信号捕获与跟踪仿真方法研究

近年来以载波相位差分技术为核心的实时动态(real-time kinematic, RTK)高精度卫星定位技术在测绘领域迅速发展, 基于 RTK 定位原理,以轻小型化、高精度、稳定快速卫星定位接收机为目标,研究无人机 RTK 接收机的多系统多频段全球导航 卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)信号处理技术,包括 GNSS 多频射频前端处理、基带信号处理关键技术。 通过 专业仿真手段可以得出设计的射频前端接收灵敏度高于-130 dBm,对 6 758 个采样点搜索捕获的执行时间仅为 0. 68 s,捕获频 移误差约为多普勒频移的 0. 932%,载波跟踪稳定后频率误差基本集中在 0. 75 kHz 以下。 仿真结果表明,设计的 GNSS 信号处 理模块符合实际的多频 RTK 定位接收机要求。     

基于FPGA的高动态GPS信号FFT快捕设计与实现

在高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.系统的高动态特性即导航卫星和接收机之间径向距离和径向速度的影响,使GPS信号产生相位延迟和多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关法捕获,需要很长的捕获时间.为提高捕获性能,本文分析了一种频域FFT快速捕获方法,详细介绍了基于FPGA的具体实现,通过高动态GPS信号发生器的辅助实验,缩短了捕获时间,验证了该算法的有效性,并给出了改进措施.     

地面增强系统导航信号源的设计与实现

导航地面增强系统通过提供差分修正信号,可达到提高卫星导航精度的目的,提高了导航完备性、可用性、可靠性.通过对地面增强系统信号源详细的分析与设计,使用LabVIEW FPGA编程,利用NI公司的PXIe-5645R矢量信号收发仪等设备,产生导航地面增强信号.利用设备内置的FPGA进行伪码扩频调制和BPSK调制等基带信号处理,最终正交上变频输出导航增强信号.着重讨论了单信号源产生过程中各模块的设计以及多信号源同步授时模块的设计.最后通过对生成信号分析,验证了其正确性.     

基于数据文件读取的GPS信号模拟技术

介绍了一种基于数据文件读取的GPS信号模拟技术。采用专门的软件系统产生包含GPS电文和观测数据的数据文件,再作为文件存储在SD卡上。仿真时读取导航电文和相应的伪距,同时产生多星的伪码,实现导航电文的调制。伪距的延迟通过数字延迟滤波器实现。最后通过正交调制的方法得到GPS射频信号。当数据文件改变时,GPS模拟信号也随之改变。信号处理的主要功能由一片FPGA实现。所有的信号模拟功能均集成在一块电路板上。该信号模拟器可以满足部分GPS接收机的测试需求。     

单星测频无源定位测试评估系统设计

为测试评估单星测频无源定位星载接收机的功能与性能指标,采用实物试验与仿真技术相结合的方式设计了一款单星测频无源定位测试评估系统,该系统包括高动态信号模拟收发分系统和仿真评估分系统。高动态信号模拟收发分系统基于ADI公司AD9364 RF捷变收发器和XILINX公司Zyqn7000系列芯片研制,完成上行信号的产生与发送和上行信号的接收与信号处理;仿真评估分系统采用Visual Studio软件开发,用于实现信道数学仿真和单星测频无源定位算法测试评估。测试结果表明,该测试评估设备能够测试评估单星测频无源定位星载接收机性能指标,且可灵活配置卫星参数和信号参数,适应性强。     

GNSS数字中频信号软件模拟

全球导航卫星系统(GNSS)信号软件模拟器能够根据需要,方便灵活地模拟出接收机收到的导航信号,可为GNSS导航算法的测试、评估以及接收机的研发测试提供一种高效的方法.对基于软件架构的GNSS数字中频信号模拟技术进行研究.首先分析了导航信号中出现的各种误差信号,然后给出整个系统的设计架构,最后分别运用GNSS软件接收机和硬件接收机对模拟信号进行验证.结果表明GNSS数字中频信号软件模拟的信号可以用标准的GNSS接收机进行正常接收和定位,可以用于GNSS接收机的研发测试.     

多普勒与GPS组合导航系统应用的卡尔曼波滤器

卡尔曼滤波器可以使多普勒导航系统与GPS系统进行组合导航。该滤波器在陆地上空飞行时采用八个状态变量，而在水面上空飞行时应用十个状态变量。其模拟仿真结果的数据表明：该组合导航系统在良好运行的条件下，其三维坐标的每个轴向上的导航定位误差为1米，或者更小。     

Digital IF GPS Signal Simulator Design

In order to test the static and dynamic performance of a Global Positioning System (GPS) receiver, a GPS signal simulator is required to generate real satellite signals in various environments. The software simulator is widely used because of the advantages of being flexible and reprogrammable. Therefore, a digital intermediate frequency GPS signal software simulator which implemented using MATLAB software is proposed. It is a method to calculate the satellite ephemeris parameters by using the anchor point, satellite elevation angle and azimuth angle, and to achieve navigation information transmission delay by modifying the C/A code frequency based on analyzing the positional relationship between the satellite and the receiver. The simulation results show that the simulator is correct and effective. When the receiver is stationary and the satellite is moving, the receiver positioning error is less than 1 m.     

Simulation of Multi-Element Antenna Systems for Navigation Applications

The application of user terminals with multiple antenna inputs for use with the global navigation satellite systems like Global Positioning System (GPS) and Galileo has attracted more and more attention in the past years. Multiple antennas may be spread over the user platform and provide signals required for the platform attitude estimation or may be arranged in an antenna array to be used together with array processing algorithms for improving signal reception, e.g., for multi-path and interference mitigation. In order to generate signals for testing of receivers with multiple antenna inputs and corresponding receiver algorithms in a laboratory environment, a unique hardware signal simulation tool for wavefront simulation has been developed. The signals for a number of antenna elements are first generated in a flexible user defined geometry as digital signals in baseband and then mixed up to individual RF-outputs. This paper describes the principle functionality of the system and addresses some calibration issues. Measurement setups and results of data processing with simulated signals for different applications are shown and discussed.     

一种BOC(1,1)信号码片跟踪的新算法

在未来的全球卫星导航定位系统中,二进制副载波(binary offset carrier)调制(BOC)将被广泛采用。由于BOC信号的自相关函数存在多个旁瓣,在信号的跟踪过程中可能存在误锁定,因此信号的准确跟踪是接收机中具有挑战性意义的问题之一。BOC调制具有几种不同的形式,本文针对BOC(1,1)信号自相关函数具有2个峰值为主峰一半的旁瓣以及频谱分散在中心频率的两侧等特点,提出了1种稳定跟踪技术,主要方法是改变旁瓣位置,减小旁瓣幅度,通过1个可调节系数,适应前置滤波器带宽对扩频信号的影响,得出理想的鉴别函数,去除误跟踪点;并且其抗多径能力要优于传统方法。     

北斗卫星导航系统与GPS互备授时的分布式相量测量单元

我国自主开发的北斗卫星导航系统为同步相量测量的时钟源提供了一种新的选择.文章从卫星信号覆盖范围、用户容限、授时脉冲的同步性能等方面分析了将北斗授时应用于我国电力系统广域同步相量测量的可行性.使用北斗和GPS授时的同步相量测量的对比试验结果验证了北斗授时的有效性.在此基础上还研制了北斗与GPS互备授时的分布式相量测量单元.     

多通道CCD信号模拟器实现方法研究

卫星相机视频处理电路CCD芯片在测试过程中容易损坏且价格昂贵,为满足卫星相机视频处理电路的测试需求,研究并设计了一种多通道CCD信号模拟器,能够模拟最多16路线阵或面阵等多种类型的CCD信号。以Xilinx公司XC5V型号FPGA为核心,采用VHDL语言实现CCD信号发生的逻辑设计,利用RS232接口接收上位机指令实现不同种类CCD信号的选择输出。实际应用表明,该模拟器具有很好的通用性和灵活性,能够满足多种卫星相机视频处理电路的测试需求。     

多功能接口GPS接收系统研究

GPS全球定位系统(global positioning system)具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统.GPS以全天候、高精度等显著特点,在军用、民用、测绘等多种领域有着广泛应用.GPS卫星定位技术在民用领域有着非常广阔的前景,以多接口通用GPS接收系统为设计目标,对GPS接收技术,各种流行的接口技术,电源管理技术,抗干扰技术等作了多方面的研究.并做了实际的测试.成功开发了GARMIN GPS接收机的接口系统,尤其在红外线接口的设计中加入了抗PCB噪声和抗EMI的设计,使得红外数据传输更为稳定.电源管理方面也采用了先进的技术,使得仅一节干电池仍能持续供电数小时.