GPS接收机载波环辅助码环跟踪性能研究

在GPS接收机中载波环辅助码环是一种常用的技术,通过载波辅助可消除码环的动态应力,减小码环带宽和码环阶数,提高测量精度。本文分析了GPS接收机中晶振产生的采样率抖动对载波环辅助码环的影响,指出采样率抖动使得载波环辅助码环的比例因子发生变化,不能提供精确的辅助,因而码环带宽不宜设的过小。同时本文还给出了载波环辅助码环的跟踪结构对弱信号的跟踪性能,实验结果显示,这种结构可以对-156dBm的信号保持稳定跟踪。     

基于NIOSII的多模导航接收机跟踪环路

硬件实现卫星导航接收机时,信号跟踪、数据解调、原始观测量提取、定位解算功能通常由DSP或ARM实现,捕获及通道由FPGA实现。多模卫星导航接收机是未来发展趋势,其通道数目多。为降低外部处理器计算负荷,将数据解调、环路跟踪、原始观测量提取功能由NIOSII实现。跟踪环路不使用float型计算可节约硬件资源。据跟踪环路原理,采用递推方法进行分析,以32位整型计算进行实现。测试表明计算误差小,计算速度高,节约了FPGA资源。     

基于小波的改进GPS弱信号跟踪方法

针对GPS信号在室内、隧道、森林等复杂环境下,信号强度大幅衰减,以及形成多径等不利影响,提出了一种改进的GPS信号跟踪方法.该方法以传统GPS接收机跟踪环路为基础,在载波跟踪环节对Costas环进行改造,使用小波分析方法来降低鉴别器的输出噪声,以尽可能减少跟踪环路中诸多时变噪声对弱信号的污损.仿真结果表明输出信号波动明显减小,噪声得到了有效抑制,跟踪过程更加稳定.     

基于接收机特性曲线的非相干积分平方损耗计算方法

通过对非相干积分下接收机工作特性曲线进行分析,提出一种平方损耗计算方法,该方法在信号检测有效范围内具有计算简洁和准确度高的优点,且可以大大降低运算复杂度,可用于雷达信号检测、电力线通信、卫星通信等领域弱信号检测中预检测积分时间计算.     

基于小波变换的GPS微弱信号捕获组合算法

针对战场环境下GPS信号易受到敌方压制式干扰而产生严重衰减,提出了一种相干积分、非相干积分和小波降噪相结合的组合算法。该算法先通过相干积分和非相干积分结合的方法提高整体信号强度,避免导航数据位可能发生跳变的特性,然后采用小波降噪技术,克服信号与噪声的频带相互重叠时,滤波效果变差的问题,实现对弱信号的捕获。仿真结果表明,采用20 ms的相干积分时间、5次非相干积分和小波降噪,可以接收比传统方法低5 dB信噪比的微弱GPS信号。这种方法容易实现,预测可靠,具有实际应用价值。     

GPS软件接收机中微弱信号捕获算法研究

信号捕获的目的是确定接收机当前所在位置的可见卫星号,进而计算可见卫星的载波频率和伪随机码相位信息.目前随着GPS接收机应用的日益广泛,如何在弱信号环境下实现定位的问题日益突出.普通的GPS接收机不能捕获和跟踪到导航卫星信号,只能设法提高GPS接收机的灵敏度来实现导航和定位.为了解决微弱信号情况下的GPS信号捕获问题,在...     

高灵敏度卫星导航接收机的差分相干积分算法

积分算法的选择是高灵敏度卫星导航接收机的关键技术,它影响着接收机的灵敏度以及硬件相关器的设计方法.差分相干积分应用于高灵敏度接收机能够减小传统非相干积分的平方衰减.理论分析与数据实验的结果表明差分相干积分的检测性能平均优于非相干积分约0.75dB.     

一种改进的GPS弱信号跟踪算法

针对目前GPS(全球定位系统)软件接收机中常用的跟踪环路难以跟踪弱信号的缺点,结合卡尔曼滤波技术,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的GPS弱信号跟踪算法.该算法通过改进传统卡尔曼滤波的观测方程,提高了信号估计精度.仿真结果表明,在载噪比低至23 dB· Hz的GPS信号跟踪条件下,传统跟踪环路已无法跟踪信号,但该改进的跟踪方法仍能跟踪.总体来说,该改进算法可用于GPS弱信号的跟踪,也可以用于其他GNSS(全球卫星导航系统).     

GPS基带信号处理方法综述

全球定位系统(GPS)广泛应用于导航、测量、应急通讯等领域,近年来对GPS卫星基带信号捕获跟踪过程的研究日益深入,为此对捕获和跟踪算法进行系统的总结和对比.根据数字中频信号与本地信号混频后的处理方式将捕获算法主要分为相干捕获、非相干捕获和差分相干捕获等,根据跟踪环路功能将跟踪算法分为载波跟踪和码环路跟踪,分别对捕获和跟踪算法进行对比;归纳近几年捕获和跟踪的改进算法,分析其优缺点.最后展望捕获和跟踪算法的发展趋势.     

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。     

GPS接收机载波跟踪环路设计

载波跟踪环路设计是GPS接收机中的关键技术,载波环鉴别器的类型确定了跟踪环的类型,为了有效地防止因为数据跳变引起的鉴别误差,并且使其频率鉴别范围大,精度高,采用一种二阶锁频环（FLL）辅助三阶锁相环（PLL）的方法。通过Matlab仿真载波环路比较了两种鉴频和鉴相算法的性能。结果表明,该方法鉴别范围大,精度高,切实可行。     

一种高动态、弱信号GPS比特同步方法

为了实现高动态、弱信号条件下的GPS信号的比特同步,该文提出了一种基于差分相干累加的比特同步方法,简称差分累加法。该方法将一个导航数据比特周期内的复相干积分值与间隔为整数位导航数据比特长度的相应值进行差分相干累加后再进行非相干累加作为统计量,计算20个候选位置的值,最大值对应的差分相干累加起始位置即为导航数据比特边界位置,从而实现比特同步。仿真结果表明,差分累加法适合高动态、弱信号GPS比特同步。     

卡尔曼滤波在GPS微弱信号跟踪中的应用

本文用改进的自适应卡尔曼滤波方法实现对微弱 GPS 信号的跟踪,建立了跟踪系统的状态方程和量测方程,该方法提高了 GPS 接收机对微弱信号的跟踪灵敏度和稳定性。     

基于FPGA高动态GPS快速捕获协处理器设计实现

高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.由于系统的高动态特性,使GPS信号产生较大的载波多普勒频移和伪码多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关捕获,需要很长的捕获时间;采用传统的全匹配滤波器结构,消耗的硬件资源太大.为提高捕获性能,分析了一种改进的折叠匹配滤波器并采用相干累加和非相干累加相结合的快速捕获方法,对GPS信号进行码相位的并行捕获,详细介绍了基于FPGA的具体实现.     

基于扩展卡尔曼滤波器的矢量跟踪算法研究

该文针对矢量跟踪算法缺乏定量分析的问题,对线性化模型与跟踪误差进行了研究.为了提高矢量跟踪环的动态跟踪性能,修正了已有线性化观测矩阵忽略接收机伪距率对位置的偏导项的问题;提出了新的环路反馈量,简化了运算过程.推导出了矢量跟踪环的热噪声跟踪误差,与标量跟踪环相比跟踪门限明显降低,并且在相同条件下,观测卫星数越多,矢量跟踪环的跟踪门限越小;推导了矢量跟踪环的动态应力跟踪门限,证明矢量跟踪环可以处理高动态微弱信号.通过 Monte Carlo 仿真验证了理论分析结果的正确性.     

GPS接收机中的码分多址信号处理研究

介绍了基于码分多址信号处理的GPS(全球定位系统)接收机的算法和电路设计。GPS接收机电路的信号处理任务主要是对数字化后的基带扩频信号进行载波跟踪、解调、解扩、码跟踪,从而得到符号数据。着重讨论了GPS接收机中信号处理部分的COSTAS、码跟踪、帧同步生成电路三大模块的功能任务、原理、算法及其相应的电路设计。通过这些研究工作,可以进一步设计出当前应用日益普遍的GPS接收机电路,该电路具有功能全面、通用性好、可靠性高等特点。     

基于软件的GPS信号捕获跟踪算法研究

对GPS软件接收机的捕获和跟踪部分进行了研究。对于捕获模块,通过对常用串行搜索捕获算法和并行频域搜索捕获算法的比较和分析,提出了一种新型并行码相位搜索捕获算法;对于跟踪模块,提出采用非相干延迟锁相环对码进行跟踪,同时采用Costas环对载波进行跟踪;最后,从捕获和跟踪的GPS信号中提取出导航电文,并根据电文中的参数计算出了用户的位置坐标,并在Matlab中对用户的位置坐标进行了定位解算验证。     

基于TDOA/FDOA相位条纹的高精度GPS信号跟踪方法

针对传统GPS接收机跟踪环路结构复杂,以及在低信噪比(SNR)、高动态条件下跟踪性能较差的问题,该文提出一种基于相位条纹斜率检测的跟踪新方法。通过采用到达时差(TDOA)的频域相位测量伪码时延,到达频差(FDOA)的时域相位测量载波多普勒频偏。该方法降低了环路实现的复杂度,同时提高了跟踪精度。仿真结果验证了该方法的有效性和稳定性,在载噪比为32 dB-Hz时,相比传统方法,基于TDOA/FDOA相位条纹法的码相位测量精度提高了60%,载波多普勒测量精度提高了31%,且在高动态环境中也能实现精确跟踪,对改善GPS接收机跟踪性能具有研究意义。