High accuracy acceleration determination by using multiple GNSS reference stations

To determine the velocity and acceleration of the receivers under the requirements of high accuracy applications using global navigation satellite system (GNSS), models and algorithms based on multiple reference stations were presented in this paper. As one of the key techniques, the navigation satellites’ velocities and accelerations calculation methods were analyzed, including two cases: (1) under the requirement of real time applications, the navigation satellites’ velocities and accelerations have to be calculated by using broadcast ephemeris, the analytic expressions from three types of broadcast ephemeris, including Kepler elements, modified Kepler elements and position-velocity types, were derived, (2) under the requirement of high accuracy applications, the numerical difference method was also analyzed. Furthermore, the baseline-dependant error suppression methods based on multiple reference stations were illustrated briefly. Finally, experiments which data from multiple reference stations show that the estimation precision of this method can be improved about 15–20% compared with the single reference station real-time kinematic (RTK)-derived method both in static and kinematic cases.     

Study on GNSS satellite signal simulator

Satellite signal simulator for global navigation satellite system（GNSS） can evaluate the accuracy of capturing,tracing and positioning of GNSS receiver.It has significant use-value in the military and civil fields.The system adopts the overall design scheme of digital signal processor （DSP） and field-programmable gate array （FPGA）.It consists of four modules：industrial control computer simulation software,mid-frequency signal generator,digital-to-analog （D/A） module and radio frequency （RF） module.In this paper,we test the dynamic performance of simulator using the dynamic scenes testing method,and the signal generated by the designed simulator is primarily validated.     

一种应用于双通道卫星导航接收机的高效率低噪声电源解决方案

本文提出了一种应用于双通道卫星导航接收机的高效率低噪声电源解决方案,主要包括降压型DC-DC转换器和低压差稳压器。为了获得更好的噪声抑制和抗干扰性能,应用脉冲宽度调制(PWM)作为DC-DC转换器的控制方式。提出了一种改进的低功耗PWM控制电路,通过周期性的关断跨导放大器,将转换器的平均静态功耗降低了一半,并且具有较高的工作频率。针对双通道接收机的特点,对输出级功率管的尺寸进行了优化,使效率最优。另外,提出了一种基于限流原理的新型软启动电路,无须使用片外大电容或数模转换器,降低了设计复杂度。电路使用180nm CMOS工艺流片,测试结果显示,DC-DC转换器在2MHz的工作频率下拥有最高93.1%的转换效率,整个双通道接收机在3.3V电源供电下仅消耗电流20.2mA。     

一种应用于GNSS接收机常数环路带宽的小数频率合成器

提出了一种应用于手持式民用GNSS接收机常数环路带宽的小数频率合成器,并在0.13μm 1P6M 的CMOS工艺中实现。通过离散的工作区域,LC-VCO用简单的结构获得宽的调节范围和小的压控灵敏度。提出的杂散抑制技术来最小化由于鉴频鉴相器和电荷泵引入的相位偏移。当PLL输出频率改变或温度变化时,通过自动环路校正模块自适应调整电荷泵电流保持优化的环路带宽不变。测试结果显示,该频率合成器带内相位噪声小于-93dBc（10 kHz 频率偏移处）,杂散小于-70 dBc, 环路带宽变化小于?3%;在1V的电源供电下,整个合成器（不包括本振测试buffer）消耗4.5mA电流,面积为0.5mm2。     

一种可重构带通复数滤波器及改进的无源补偿

本文介绍了一种用于多模多频全球卫星导航系统(GNSS)射频接收器的5阶、切比雪夫1型有源滤波器。其中,一种改进的无源补偿技术被用于消除积分器相位误差的影响,从而保证在不同条件下的频率响应带内平坦度。滤波器以6dB为步长,实现0～42dB增益调节范围,中心频率可在6.4MHz和16MHz两种模式间切换,带宽可在2MHz至20MHz间配置,频率校准精度在3%以内。电路使用0.18um CMOS工艺实现,在1.8V电源电压下工作,消耗电流7.8mA,片上面积为0.4mm^2.     

变粒度搜索算法与整周模糊度解算

LAMBDA方法应用于GNSS单频单点载波相位定位时,其整周模糊度的搜索域过大,解算速度过慢,制约了单频单点精确定位技术的应用。针对这一问题,结合粗糙整数映射理论,提出变粒度搜索算法,通过改善整周模糊度搜索区域的拓扑结构,并采用有粒度的粗糙整数作为搜索单元,可有效提高搜索效率。仿真结果表明,基本实现了单频单点载波相位准实时定位。     

成熟因子映射的双系统选星方法

传统的选星方法通常以遍历为手段,在可见星较多的情形下往往计算量很大。常规的遗传算法通常固定交叉和变异概率,产生不必要的时间消耗。针对这些问题,提出了引入成熟因子映射交叉概率和变异概率的双系统遗传选星算法,目的在于快速地找到最优解或可接受的次优解。该方法以几何精度因子(Geometric Dilution of Precision, GDOP)为适应度,构造单染色体种群,定义成熟度来指导交叉变异操作,再经过每代精英保留策略和隔代种群数量控制,最终搜索得到符合门限的可接受解。实验结果表明,在进化200代的条件下,成熟因子映射遗传算法比常规遗传算法的搜索时间平均节省约24.75%,引入种群数量控制机制后搜索时间进一步节省了约55.32%。该方法可以快速获得稳定数学期望的可用选星集合。     

基于GNSS的地面灰色沉降信息自动监测系统设计

地面沉降监测一般使用一、二等水准观测,需要工作人员长时间观测数据,费时费力、效率不高.基于此,设计一种基于GNSS的地面灰色沉降信息自动监测系统.该系统由数据采集终端、监控中心、云平台和报警系统构成.分析地面灰色沉降信息特性,利用数据采集终端完成监测点GNSS原始数据采集,并通过无线网络将数据传输给监控中心.监控中心收...     

GNSS中基于调零天线的欺骗干扰抑制方法

欺骗式干扰由于实现成本低、干扰能力强,成为GNSS中主流干扰来源,但现有GNSS抗干扰天线仅仅针对压制式干扰.根据欺骗式干扰检测获得的干扰到达方向信息,采用人为在该角度增加压制式干扰的方法,现有GNSS调零天线就可以在欺骗干扰角度形成方向图零陷,实现欺骗干扰抑制.通过对天线方向图和接收机扩频码同步仿真,验证了新方法的有效性.     

利用GNSS反射信号监测海面高度变化——基于法国BRST站2019～2021年数据

GNSS反射测量(GNSS-R)技术凭借其数据来源广泛、低成本、高时空分辨率等优势,在地表与海洋环境监测等方面展现巨大潜力,已成为海面高度(SSH)反演的重要技术途径。现有研究大多聚焦于3～6个月内的短期GPS潮位反演,难以反映海面高度的季节性变化及年际特征,且在动态海面改正时仅考虑了垂向速度的影响,忽视了海面波动的垂向加速度,导致低潮位与高潮位的反演精度较差。基于此,以法国某一岸基跟踪站——BRST站为例,利用其连续3年的BDS/GPS/GLONASS/Galileo四系统反射信号,通过Lomb-Scargle谱分析和二阶动态潮位改正模型,采取稳健回归策略反演海面高度,并将最终结果与验潮站观测值进行对比,分析潮位变化趋势。结果表明:GNSS-R技术反演结果与验潮站观测值具有较好的一致性,反演精度有逐年提升的趋势,均方根误差(RMSE)为7.57 cm,相关系数为0.935; 海面高度的季节性变化特征明显,秋、冬季平均海面高度偏高,夏季平均海面高度偏低,且海面高度的季节性变化与温度的季节性变化存在着相反的趋势; M2、S2、K1、O1、N2、K2、P1、Q1、M4等9个分潮的振幅差为0.06～6.76 cm,其平均绝对误差(MAE)为1.60 cm,迟角差为0.03°～6.96°,其平均绝对误差为2.45°,在频域上进一步验证了GNSS-R技术监测海面高度变化的可靠性。