超紧组合导航系统SINS辅助GPS快速捕获技术研究

为提高强干扰和高动态环境下,GPS接收机的灵敏度,缩短首次定位时间及失锁重捕时间,研究了超紧组合导航系统中SINS辅助GPS快速捕获技术。首先,研究了基于FFT的并行快速捕获技术,采用相干累加方法,提高弱信号环境下的捕获灵敏度。采用循环移位、平均采样以及FFT模块复用技术,降低捕获算法的运算量和硬件资源占用率。其次,采用SINS辅助捕获技术,提高接收机高动态环境下的捕获灵敏度,降低首次定位时间和失锁重捕时间。经仿真验证,结果表明,所采用技术是有效的,在高动态和弱信号条件下,接收机捕获时间和灵敏度均显著提高。     

GNSS接收机的消除互相关干扰算法及其实现

研究了强弱信号互相关干扰问题和干扰消除算法及其实现.使用强弱信号分离的通道结构,通过强信号通道对强信号的跟踪结果和弱信号通道对弱信号参数的估计,计算强信号对弱信号造成的互相关干扰;利用多普勒频移和码相位差修正此互相关值;最后,从弱信号通道的相关结果中去除强弱信号的互相关成分,完成消除强信号对弱信号的干扰,提高接收机的灵敏度.该方法容易实现,对简化接收机基带芯片设计具有指导意义.     

北斗船用接收机电磁兼容电路设计与研究

随着我国北斗二代卫星导航系统的运行,北斗船载接收机的研究也取得了丰硕的成果.对船用接收机的性能要求也提出了更高的要求,尤其是电磁兼容性能.首先介绍了抗电磁干扰的接收机总体设计原理,分析了船上电磁干扰源以及如何对北斗接收机造成干扰;提出了船载北斗导航接收机在系统设计时的电磁干扰优化措施;从系统关键电路原理设计、PCB设计的源头上应用电磁兼容理论降低各种干扰;在电源端口处采用串接前级抑制干扰滤波元件抑制噪声对系统电源的干扰.通过分析导线阻抗、传输信号的反射干扰、线间干扰、辐射干扰等来指导PCB的设计,并给出了PCB设计样图.以上的各种举措可以提高北斗船载接收机的电磁兼容性能.     

“北斗一号”卫星信标不同通道信号互扰分析和解决方法

分析了“北斗一号”信号强弱信号码自干扰对弱信号捕获所构成的影响,并将在GPS中行之有效的一种连续干扰取消(SIC)方法应用于“北斗”.模拟及实测结果表明:强弱信号强度相差高于15 dB时,“北斗一号”信号码自干扰已经不可忽视;当强弱信号强度相差超过一定程度,弱信号会陷于完全的失捕或是误捕.采用SIC方法通过去除强信号解除码自干扰影响,使强信号下弱信号捕获得以实现且效果明显.     

互相关干扰下的GNSS弱信号检测算法

GNSS接收机在室内等环境中的应用要求接收机具有接收弱信号的能力.在检测弱信号时,接收机可能由于受到强信号的互相关干扰而错误的捕获或跟踪到强信号的互相关峰.本文采用相干和非相干积分组合的方法来提高灵敏度.同时,通过估计强信号的互相关干扰功率,自动调整检测门限来抑制互相关干扰.仿真结果说明,采用20ms的相干积分和1s的...     

一种获取北斗卫星信号新方法的研究

北斗导航卫星系统作为兼容、独立、开放和全球的导航系统,被设计用于执行导航和控制任务。该系统在现实环境中的成功运行必须克服众多挑战,其中主要是提高北斗卫星信号的捕获成功率。旨在减轻调制码处理方式带来的混叠伪像,提高北斗定位接收机定位性能,提高捕获成功率,文中提出了一种使用信号平方的捕获卫星信号的方法。实验结果表明,相对于传统方法,该方法具有更好的北斗信号捕获性能。     

一种BOC调制信号捕获技术

本文提出一种二阶类 BPSK 方法，该方法兼顾了运算量和灵敏度，有效消除了 BOC 调制信号的模糊度，使得接收机能够准确捕获卫星导航新体制信号。经过验证，该方法可以提高信噪比，实现 BOC 调制信号的高灵敏度捕获。     

基于GPU的北斗B1C信号快速捕获技术

捕获灵敏度和实时性是衡量软件接收机基带信号处理性能的关键指标,然而这两个指标之间却存在着此消彼长的关系。文中提出了一种基于CPU和GPU异构计算平台的北斗B1C信号快速捕获方法,可以较好地平衡捕获灵敏度和实时性能之间的矛盾。通过分析B1C信号捕获模块的各个部分访存量和计算量,该方法可以针对性地对计算和带宽资源消耗较大的部分进行GPU并行优化。复杂的逻辑判断和状态转换依靠CPU实现,而大量的彼此之间独立的数据计算则依赖于GPU实现。与CPU实现的软件接收机相比,文中的实现不仅在捕获总耗时上大幅度减少,而且在捕获灵敏度上也比捕获传统的B1I信号提高了将近8个d B。     

一种基于伪卫星信号正交性的远近效应消除技术

该文针对导航领域伪卫星应用中的远近效应问题,提出了一种根据伪卫星信号正交性消除远近效应的新思想。在对伪卫星信号之间的正交性进行理论分析的基础上,提出了正交投影算法,该算法从接收信号中提取并减去在强信号分量上的投影,以减轻强信号对弱信号的捕获干扰,且具有无需改动接收机的硬件结构和估计信号分量幅度等优点。通过仿真与传统的滑动相关方法进行了捕获性能比较,结果表明,在捕获概率为90%的条件下,正交投影算法能将抗远近效应的能力提高约9 dB。     

四分法和差分相干结合的北斗弱信号捕获算法

针对弱信号条件下传统卫星信号捕获算法无法满足用户需求的问题,在对接收信号进行傅里叶变换的基础上,提出了一种利用四分法估计导航数据比特跳变位和差分相干累加方法相结合的北斗弱信号捕获新算法。与基于FFT的半比特交替和相干累加结合的捕获方法比较可知,该算法数据利用率高,对噪声有良好的抑制效果。仿真结果表明,该算法可实现-38 dB信噪比条件下的北斗弱信号捕获,并可进一步提高软件接收机灵敏度。     

微弱北斗信号捕获算法优化

恶劣环境中北斗卫星信号强度往往低于-133dBW,单周期捕获算法积分时间较短无法完成捕获,传统多周期捕获算法受二次编码和数据位翻转的影响易造成相关损失,限制积分时间的增长。半比特捕获方法虽能避免导航信息带来的位翻转,但是不能克服二次编码引入的位翻转;补零方法能够克服所有位翻转,但是不能实现长时间积分;树形算法通过尝试一定长度码片的所有可能符号组合,虽然能够有效延长积分时间,但随着码片数量的增加计算量呈指数上涨。针对北斗卫星信号中相干积分的时间受二次编码符号组合的限制问题,提出一种新的串并结合的算法,首先在一个周期的主码上进行串行搜索得到主码相位,而后在整周期二次编码上并行搜索确定二次编码的相位和多普勒频偏,达到延长相干积分时间实现微弱北斗信号捕获的目的,仿真证明在设定捕获阈值4dB时算法仍能够捕获-150dBm的信号。     

硬判决LDPC译码算法在卫星导航中的应用

低密度校验码(LDPC)在信道条件较差的卫星导航中有着广阔的应用前景,但是地面接收终端采用标准的置信传播算法(BP)或最大后验概率译码(MAP)等软判决译码算法虽然具有较好的性能,但是运算量较大,不利于接收机小型化和降低成本的要求。基于比特翻转(BF)硬判决算法,给出了几种改进型硬判决算法,并在码长较短的条件下比较了它们的译码性能。仿真结果表明:在较短码长的条件下,改进型硬判决译码算法(MWBF)和修正改进型硬判决译码算法(RRMWBF)具有较好的译码性能,能够满足北斗二代短报文通信的要求。     

高灵敏度GPS导航算法分析

为了实现在室内和城市等低信噪比环境下的全球定位系统(GPS)导航,介绍了导航终端捕获卫星信号的基本原理。分析了相干积分算法、非相干积分算法、差分相关算法和圆周相关算法4种主要的卫星捕获算法,在此基础上提出了相干积分算法结合差分相关算法的高灵敏度GPS导航芯片设计方案。通过仿真分析,该芯片能够在15 dBHz的低载噪比环境下实现对卫星信号的正常捕获。     

基于FFT的微弱GPS信号频率精细估计

为了解决传统GPS接收机对弱信号频率牵引速度比较慢、成功率较低的问题,该文提出基于FFT的频率估计方法。为了克服导航数据比特反转带来的影响,用平方法和差分法分别构造的新变量作为FFT运算的输入。实验结果显示,没有比特边沿先验信息的情况下,差分构造变量的方法在21 dBHz弱信号时正确估计频率概率在95%以上,有比特边沿先验信息的情况下,平方构造变量的方法在19 dBHz弱信号下正确检测频率概率仍能达到95%。     

功率倒置算法在北斗抗干扰天线系统中的应用

为解决北斗导航接收机干扰功率强、有效信号弱的不足,提出了一种基于功率倒置自适应算法的抗干扰设计方案。该方案以自适应天线系统为平台,采用FPGA处理器Virtex5芯片实现自适应算法,根据最小均方误差原则迭代计算功率倒置的最优权值并产生加权输出。测试结果显示：功率倒置算法在干扰形式、干扰方向未知的情况下能够有效抑制干扰,为北斗导航接收机提供最高50dB的抗干扰能力。     

基于北斗系统的伪码捕获技术的研究

北斗卫星导航定位系统是我国自主研发的有源三维卫星定位与通信系统.北斗卫星信号的捕获是北斗用户接收机的关键技术之一,捕获性能的优劣直接影响着北斗导航系统的精度和实时性要求.本文基于北斗系统,在FFT并行捕获算法的基础上研究分析了一种相位补偿和同步块累加的伪码捕获算法,并对该算法的性能进行了分析.理论分析和仿真结果表明,该方案能够大大提高信噪比,提高信号的捕获效率.     

DAB接收机RF模块灵敏度与同步速度优化方法的研究

对DAB接收机灵敏度与同步速度的电路优化主要通过对RF模块外围电路的优化来实现。在研究DAB接收机RF模块的中频反馈电路和DAB信号同步控制原理的基础上,研究了反馈电路的优化方法,分析了同步慢的原因,提出了解决方案。测试记录表明：增加一条快速泄放电路可改善同步速度,提高反馈电压增加下信号的增长率益。     

扩频系统最佳失真度量化及载噪比评估方法

扩频系统接收机模拟中频信号的量化会带来信噪比损失,在一定程度上影响扩频系统的抗干扰性。为提升接收机输入端量化信噪比,针对服从高斯分布的噪声且低信噪比的接收机模拟中频信号,提出一种自适应功率的模拟中频信号的"最佳失真度量化方法"。首先分析数模转换器的特性划定量化门限,然后依照输入信号的统计特性,设计出最佳功率的计算方法,并提出新的评价指标"载噪比",可以在捕获前预先衡量量化损失。通过仿真计算了"最佳失真度量化方法"的载噪比,并与"传统法"进行对比。实现结果表明,所提方法的载噪比相对于"传统法"的均值提升0. 27 dBHz。     

基于北斗阵列的靶船遥控遥测系统

为了解决低等级北斗用户机数据传输速率低的问题,设计了一种基于北斗用户机阵列的靶船遥控遥测系统,由多个低等级北斗用户机组成阵列,通过软件进行时序设定和数据分配,控制北斗用户机单元轮循进行数据传递,有效提高了通信频度和数据传输率。设计的系统得到了成功应用,工作可靠,有效提高了工作效率。系统具有成本低廉、工程实践简单的特点,适合于在损耗性大的靶船中使用。     

软件GPS接收机弱信号捕获方法

为了提高软件GPS接收机弱信号捕获能力,研究了软件GPS接收机弱信号捕获的方法,分析了非相干积分的损耗和增益,通过非相干积分方法提高接收机灵敏度,对于存在多普勒频移的信号采用频率补偿方法改善非相干积分效果,采用实验方法确定检测门限,达到较好的检测效果。采用平方法测量精确频率,分析了不同条件下平方法的输出增益,仿真实验证明,合理选择数据长度和求和时间可以较大程度地改善频率分辨率。