微弱信号下基于模糊度解算的辅助式GPS接收机定位算法研究

提出了一种辅助式GPS接收机定位解算方法,基于该方法接收机不需要解调导航电文、帧同步和位同步,仅需要对GPS信号进行伪码相位测量,在获取卫星星历、卫星钟差参数等辅助信息的基础上完成定位解算.该算法在常规GPS定位算法基础上,增加伪距中模糊部分为未知数,当接收机位置坐标和接收机钟差的迭代初值误差满足一定条件时,消除了伪距中模糊度影响.然后推导了该算法的定位方程,给出了定位流程.最后仿真实验证实了该算法的有效性.     

载波相位平滑伪距算法研究与精度分析

伪距测量值是GPS接收机最基本的距离测量量,对导航定位的精度具有重要影响,通过一些方法提高伪距精度可以有效改善定位精度,而载波相位平滑伪距是提高伪距精度的一种简单有效的方法。文章在阐述平滑伪距原理的基础上,介绍了一种载波相位平滑伪距技术,并详细分析了平滑窗口、周跳判断门限的选取对该技术平滑效果的影响。以高动态数据为例,确定参数的合理取值,进行定位精度分析和伪距精度改进分析,并从统计角度分析了载波相位、伪距及平滑伪距之间的相互关系。结果表明,该方法能够有效提高伪距测量的精度,对提高GPS接收机的实时定位精度具有实际应用价值。     

GPS接收机码／载波跟踪环技术及其对伪距测量精度的影响

码／载波跟踪环技术是现代数字GPS接收机普遍采用的技术，它不仅可提高GPS接收机抗干扰能力，而且还可提高GPS接收机伪距测量精度。本文根据以C／N0为基础的伪距测量方差及码／载波跟踪环门限，分析采用码／载波跟踪环技术GPS接收机的伪距测量精度。     

浅析卫星导航接收机中的码伪距差分技术

简要论述了码伪距差分技术在卫星导航接收机中的优点，详细论述了码伪距差分定位算法模型，将码伪距差分定位与单点定位进行对比仿真，明显提高了卫星导航接收机的定位精度。     

GPS接收机伪码测距方法及误差分析

根据全球定位系统(GPS)的信号特点,介绍了GPS接收机利用L1频段C/A码进行伪码测 距的原理和方法,提出了一种简单、易行的位同步环设计 方法,并与传统设计方案进行了对比。最后,对影响伪距测量值的因素进行了讨论,给出了 误差计算的方法,分析了对测距精度的影响。     

北斗无源定位系统及其卡尔曼滤波分析

北斗卫星导航系统由于卫星数目有限,不能实现实时三维无源定位。文中提出利用铷钟作为北斗接收机内部时钟,进行无源定位的工程实现方案,该方案利用接收机测量的伪距信息以及数字高程来解算用户位置。介绍了北斗接收机连续定位原理、解算方法,并根据试飞数据分析了目前能达到的定位精度。     

基于前置三阶相关检测的高性能直扩伪码捕获

为了提高无线电导航系统长伪码序列的检测概率,同时降低捕获时间,提出了一种带前置三阶相关检测的伪码捕获算法,即根据伪随机码和高斯噪声的三阶相关特性,首先实现本地伪码与接收伪码序列的码元相位同步,再用传统捕获方法进行伪码相位同步.理论分析和仿真结果表明,该方法能够有效提高捕获过程的检测概率,并降低捕获时间.     

GPS双频接收机单点定位算法研究

为了提高单点定位的精度,利用GPS双频接收机接收到的双频码伪距和相位伪距测量值进行组合,消除了卫星钟差、接收机钟差、电离层延迟和对流层延迟等误差因素,求出了双频的整周模糊度,并对周跳进行了探测和修复,应用消除了电离层效应的相位伪距值对码伪距进行了平滑,得到了更高精度的伪距值,进而求出接收机坐标.最后,进行了实例分析,理论值与测站的标准坐标值进行了比较,精度较高,并且具有很好的稳定性.     

GNSS伪距单点定位及其实现──GNSS卫星导航定位方法之一

GNSS伪距单点定位,是一种较简易且非常实用的卫星导航定位方法,用户只需使用一台GNSS信号接收机,就能够全天候、全天时和全球性地测量运动载体的7维状态参数,本文简要地论述了GNSS伪距单点定位的基本原理及其实现。     

提高GPS选星仰角门限抗多径干扰方法

在近距差分ＧＰＳ等高精度定位中,多径干扰已变成了主要误差源。本文在分析多径干扰源分布的基础上,考虑了天线的多径抑制效应,建立了ＧＰＳ接收机的伪码跟踪与载波同步复合环的等效数字模型,并分析了多径参数对伪距观测量的误差特性;发现当电波视线与反射面夹角小于１５°时伪距中的多径干扰误差明显增大,进而提出了一种通过提高选星仰角门限以减小多径干扰的定位方法。     

基于时间间隔测量的宽范围高分辨率时间同步检测方法

针对传统时间同步技术中测量范围与分辨率之间的矛盾,提出一种基于时间间隔测量的宽范围高分辨率时间同步检测方法.利用电磁波信号在特定介质中传播的准确性和稳定性,结合任意信号之间无需频率归一化处理的异频相位检测原理,以时空转换关系为基础,将基于长度游标的时频测量技术应用于导航卫星1pps信号的同步检测,进而提高1pps信号之间时间差测量的分辨率.同时,该技术与传统的高精度时间间隔测量方法配合使用,形成多层次逐级测量法,可以进一步扩宽测量范围.实验结果证明了该方法的合理性和科学性,其测量分辨率可达到50ps量级,稳定度优于10ps.该方法将为我国航空航天、导航定位、通信、计量、雷达、天文等高科技领域的进一步发展提供理论指导并对其中关键的时间同步方面提供技术支持.     

超宽带通信中的伪混沌脉冲位置调制

提出了一种新的适于超宽带脉冲通信的伪混沌脉冲位置调制方式(PCPPM),该方式采用符号动力学对混沌脉冲位置调制方式(CPPM)进行了改进,作为载波的脉冲串的相邻脉冲之间的间隔由混沌映射的符号动力学特性确定,采用脉冲位置调制方式对二进制符号进行调制.系统可以在无辅助握手的情况下获得同步.与CPPM相比,其降低了对脉冲间距的测量精度要求,适合数字方式实现.由丁系统输出的脉冲间隔是随机分布的,具有近似噪声的频谱特性,最后对系统的性能进行了分析和仿真.     

基于视觉物体识别的抗差岭估计定位算法

基于视觉物体识别的室内定位算法是一种新型的室内定位解决方案,算法通过物体检测、位置匹配、定位方程解算等步骤确定用户位置。然而,受到单目相机视域较小和物体检测算法精度较低的影响,根据检测物体测距信息而构成的定位方程存在严重的病态性,极大降低了算法的定位成功率和定位精度。因此,该文提出一种抗差岭估计定位解算算法,通过引入岭参数将无偏估计变为有偏估计,实现均方误差最小约束条件下的最优位置估计,并利用迭代选权降低了质量较差的观测量对定位精度的影响。实验结果表明,与OLS (Ordinary Least Square), LM (Levenberg-Marquardt)和RR (Ridge Regression)算法相比,该文提出的抗差岭估计定位解算算法能够有效提高基于视觉物体识别的室内定位方法的成功率和精度。     

基于IMM-KF算法改进的欺骗式干扰检测算法

针对基于接收机基线长度的欺骗干扰检测方法在短基线和低定位精度下检测性能差的问题,提出了一种交互多模型卡尔曼滤波（Interactive Multi-model Kalman Filtering,IMM-KF）算法改进的欺骗式干扰检测算法。该方法通过IMM-KF算法对两个接收机天线的位置信息进行最优估计,提高基线解算精度,从而提升基于基线长度的欺骗干扰检测方法的检测性能。首先,详细分析了基于基线长度的欺骗干扰检测方法的数学原理;其次,建立欺骗检测算法模型,并对其性能进行仿真分析;然后,根据算法应用场景引入IMM-KF算法优化基线长度估计量;最后,针对不同的基线长度和定位精度进行仿真实验,对算法进行性能评估。仿真结果表明,该算法可以在接收机伪距测量精度为0.1 m、基线长度为0.5 m的情况下达到86%的检测成功率,而传统算法在此情况下检测成功率仅为10%。     

TD-SCDMA系统中P-CCPCH同步方法

在研究了主公共控制物理信道(P-CCPCH)同步原理、介绍了现有的同步法的基础上,提出了一种新的P-CCPCH同步法.该方法基于SYNC-DL调制相位和载波频偏,可以非常好地克服由于载波频偏而引起的捕获概率降低的现象.仿真结果表明,该方法具有很好的抗载波频偏的性能,且检测概率高,运算量小,操作性强,易于实现.     

Direct-sequence codes based blind synchronization algorithm for UWB systems

A new blind (non-data-aided) synchronization algorithm based on direct-sequence (DS) codes is proposed for ultra-wideband (UWB) systems. The proposed approach fully exploits prior knowledge of DS codes and bypasses channel estimation. The real-time acquisition is achieved using integrating-and-dumping (I&D) operation and DS codes matching filter. Because of pseudo randomicity and periodicity of DS codes, both the speed and the accuracy of synchronization are improved significantly. A lower bound on the acquisition probability of the proposed approach is also derived. Simulations confirm performance improvement of the proposed algorithm relative to existing alternatives in terms of acquisition probability, normalized mean square error (NMSE), and bit error rate (BER).     

轴跳动激光相干测量技术研究

转轴的圆跳动对机床的加工性能具有重要影 响。为了满足实时在线的高精度测量需求,提出了一种新颖高效 的轴跳动激光相干测量技术。该技术采用稳定可靠的基于塞曼效应的He-Ne激光器作为 光源,具有灵敏度高、输出信噪比高、精 度高、探测目标作用距离远等优点。另外,通过光纤传输,其测量 灵活性和抗干扰性得到了进一步提高,可以满足实时在线的远距离测量需求。实验 结果表明,该系统的测量不确定度小于0.1%。     

一种高效的外辐射源雷达高径向速度目标实时检测方法

外辐射源雷达中传统的2维相干积累(模糊函数)运算量大,难以实时实现,且积累时间内高径向速度目标会出现距离徙动现象,导致信噪比下降,降低了系统的弱目标检测能力。该文采用外辐射源雷达中一种快速实时相干积累方法,利用2维分时滤波的原理,即通过信号分段处理,段内为快时间,段间为慢时间,沿快时间匹配滤波及沿慢时间通过FFT获取多普勒信息,实现相干积累检测的实时处理方法,并且给出一种适合实际应用的分段方案;在此基础上,通过keystone变换校正了高径向速度目标的距离徙动,提高了微弱目标的检测能力。算法计算效率高,较现有方法实时处理能力强,且校正过程中信号能量损失很小,是一种高效、可实时实现的高速目标检测方法。文中对积累及徙动校正的实时能力进行了分析。基于DTTB数字电视信号的仿真及实际数据分析表明,该文算法可在保证处理增益的前提下,满足相干积累及徙动校正的实时处理需求。     

一种5G NR系统PSS叠加分段的定时同步算法

对于第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)中的5G新空口(New Radio,NR)系统,同步信号检测算法的计算非常复杂,根据主同步信号的特性,提出了分段互相关与对应叠加的联合检测算法。该算法只对接收信号进行一次与本地主同步信号(Primary Synchronization Signal,PSS)序列之和的分段相关处理,即可得到相关峰值的位置,并检测到粗同步点的位置,进一步对粗同步点做局部互相关,根据最大峰值检测出精同步点,降低了计算的复杂度。对传统互相关算法、分段互相关算法和改进算法进行了理论推导和复杂度对比分析,结果表明,相对于传统互相关算法,改进后的算法有效降低了计算量,提升了抗频偏性能。     

Optimal trajectory determination of a single moving beacon for efficient localization in a mobile ad-hoc network

An ad hoc network of small robots (sensor nodes) adjusting their positions to establish network connectivity would be able to provide a communication infrastructure in an urban battlefield environment. A sensor node would be capable of moving to a particular position to establish network connectivity, provided it knows its current position, positions of other sensor nodes and the radio propagation characteristics of the sensor area.In this paper, we present a pseudo formation control based trajectory algorithm to determine the optimal trajectory of a moving beacon used in localization of the sensor nodes in real-time. The trajectory and the frequency of transmission of the GPS based position information of the moving beacon influences the accuracy of localization and the power consumed by the beacon to localize. Localization accuracy and reduction in the number of position information messages can be achieved, in real-time, by determining the optimal position from where the beacon should transmit its next position information. This will decrease the time required to localize, and power consumed by the beacon in comparison to random or predetermined trajectories.We first show that optimal position determination is a pseudo formation control problem. Next, we show the pseudo formation control problem formulated as an unconstrained optimization problem under the free space propagation model. We further present the modeling of the beacon incorporating the trajectory algorithm based on the pseudo formation control in a discrete event simulator. Simulation results, comparing the performance of localization with pseudo formation control based trajectory against random waypoint and predetermined trajectories for the beacon are presented. The simulation results show that the localization accuracy is significantly improved along with reduction in the number of position information messages transmitted when the beacon traverses along the pseudo formation control based trajectory.