全球定位系统信号模拟中导航电文生成与测试

为了模拟全球定位系统(GPS)中频信号,研究如何产生 GPS卫星导航电文的方法。通过 OEM-STAR 接收机采集原始导航电文,在此基础上外推导航电文的时间参数和轨道参数等,根据 GPS 卫星导航电文结构生成任意时刻的导航电文。给出了导航电文参数外推的算法、原始导航电文转换的算法和生成导航电文的算法,基于 Matlab 分析了外推轨道参数的星座分布,开发了生成导航电文的图形用户界面。通过测试表明,该方法生成的导航电文有效、可靠,符合真实 GPS卫星星座排列规律。     

一种数字中频GPS信号生成方法

研究了一种数字中频GPS信号生成方法。给出了数字中频信号数学模型,模型考虑了各种因素对信号的影响。通过导航电文分析,提出信号传播时延、多普勒频移以及信号入射方向的估计方法。给出了中频信号产生的流程,对其中时延的设置,信号的上变频、信号幅度设置以及方向信息的导入进行了阐述。对所生成的信号模型进行了仿真分析,给出了信号产生各个阶段的频谱,对所生成的信号进行了相关捕获。仿真结果表明频谱特征符合理论分析,能够被捕获并找出信号时延从而实现定位。证明该信号模型能作为信号源应用于GPS接收机研制中。     

高动态GPS中频信号仿真及验证

在研究在高动态条件下GPS软件接收机信号处理算法时,需要对高动态GPS数字中频信号进行仿真。本文在分析GPS数字中频信号数学模型的基础上,针对高动态载体接收的GPS信号深入研究,提出了一种高动态信号仿真方法,详细阐述了信号仿真的步骤,在MATLAB上实现了对GPS数字中频信号的仿真,最后在GPS软件接收机上验证了中频仿真信号。检验结果表明,本文提出的仿真方法可以为研究高动态GPS软件接收机算法提供可靠的信号源。     

数字中频GPS信号软件模拟器设计

在对中频GPS信号理论建模与分析的基础上,采用Matlab/Simulink构建了一种精确的数字中频GPS信号软件模拟器,考虑了噪声、欠采样以及接收机时钟误差等的影响.软件模拟器的实现采用Matlab代码编程与Simulink模型混合的方式,方便了不同算法的实现.与传统的GPS信号模拟器相比,文中设计的软件模拟器具备设计灵活、可扩展、易于使用等诸多优点.     

基于DDS技术的三坐标雷达目标模拟器

针对一种三坐标雷达故障检测和在线模拟训练需求,文中设计一款雷达目标模拟器。该目标模拟器基于直接数字频率合成技术,采用数字信号处理器+现场可编程阵列+直接数字频率合成硬件架构,通过软件配置生成一组和、差模拟中频回波信号,可模拟特定方位、俯仰以及距离的雷达目标回波。采用该目标模拟器进行系统联试,结果表明该模拟器控制简单、运行稳定,便于扩展。     

软件GNSS中频信号模拟器

由于具有结构灵活、开放性强以及成本低的优势,软件GNSS(Global Navigation Satellite System)信号模拟器可成为GNSS接收机设计验证的高效平台。面向GPS/Galileo组合系统,阐述了软件GNSS中频信号模拟器的架构与实现,主要功能模块包括卫星星座仿真、接收机轨迹生成、传播通道特性仿真(包括电离层模型、对流层模型、多径模型、干扰模型)、数字中频信号生成。最后,对这一信号模拟器所产生的GNSS信号(包括GPS L1 C/A,GalileoE1 CBOC)进行了验证。     

基于Matlab的数字中频GPS信号生成模型

精确的GPS信号生成器是测试与评价先进GPS接收机设计的重要分析工具。本文在中频GPS信号理论模型分析的基础上,用Matlab实现了一种数字GPS信号生成模型,它能够在数字中频上产生GPS接收信号,其中包含仿真的噪声和接收机时钟误差。与常规的GPS信号生成器(或模拟器)相比,这种模型设计灵活、易于使用,此外,模型构建涉及对GPS信号在接收机射频前端处理过程的仿真,从而为GPS接收机射频前端的设计提供了支持。     

GPS数字中频信号软件模拟器的研制

GPS数字中频信号软件模拟器主要为GPS接收机尤其是信号处理电路的设计测试提供仿真信号源，本文论述了其设计思想、技术途径、基本组成、功能和界面，给出了GPS数字中频信号的数学模型，着重分析了欠采样较之奈奎斯特采样所带来的不同以及接收机振荡源误差的影响，并总结了所设计的软件模拟器的特点和应用。     

一种高灵敏度GPS信号快速捕获算法

为了提高GPS软件接收机捕获算法的灵敏度和快速性,提出了一种高灵敏度GPS卫星信号快捕方案。首先对GPS信号进行频率补偿,然后进行相干滤波提高卫星信号的信噪比,从而提高捕获算法的灵敏度。再采用延迟、累积捕获结构寻找输入信号中各颗卫星的C/A码起始点,引入延迟累加器实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,捕获时间仅为传统FFT快捕算法的几十分之一,提高了捕获算法的速度。分别通过实测和GPS数字中频信号发生器仿真生成的GPS数字中频数据对所设计的捕获算法进行了验证,实验结果表明该捕获算法行之有效。     

基于VC++的GPS软件接收机设计

由于GPS软件接收机具有需要硬件资源极少、可移植性强、开发新算法成本低等诸多优点,成为了新一代GPS接收机研制的热点.完成了基于快速傅里叶变换(FFT)算法的卫星信号的捕获算法、基于混合载波跟踪环的载波跟踪和码跟踪算法、卫星星历数据的提取及卫星状态解算算法和伪距测量算法等算法的仿真验证,介绍了基于VC++的GPS软件接收机的设计方法和过程.该软件接收机可以输出各个通道跟踪到卫星信号的载波频率、伪码频率及伪距,卫星星历及卫星状态,接收机的位置、速度信息以及各种DOP值等诸多信息.最后,给出了所开发的GPS软件接收机在实际GPS数字中频信号下的定位结果.结果表明,该软件接收机的定位误差在20 m以内.该GPS软件接收机系统采用纯软件的方法实现了硬件GPS接收机数字中频信号后的所有功能,算法修改灵活,可为进一步研究GPS接收机的各种算法提供一种方便快捷的仿真平台.     

CDMA无线通信技术在自动授时中的应用

针对传统的GPS授时室内信号差、长波电台授时成本高的问题,提出了一种基于单片机与DTGS-800的码分多址(Code-Division Multiple Access,CDMA)自动授时源的设计方案,以解决GPS信号室内信号差与长波电台服务费用高的问题;重点阐述了CDMA授时方法、实现方式和自动授时源的硬件与软件设计与实现;该方法能够很好地获取授时信号,计时准确。具有室内信号好、计时精准、稳定性高、低成本等特点,可广泛地用于各种需要精确授时的设备中。     

高动态GPS信号模拟器的研究与硬件设计

高动态GPS卫星信号模拟器根据载体的动态环境,精确产生载体收到的GPS卫星信号。文中针对机载GPS接收机的高动态环境建立了多通道GPS信号模拟器的数学模型,并用systemview软件验证了系统设计的可行性。并提出了GPS信号产生器的硬件实现方法。     

Performance Enhancement of Low‐Cost Land Navigation System for Location‐Based Service

This work demonstrates a dead‐reckoning (DR) scheme for a low‐cost land navigation system and a DR/GPS system design using the sigma point Kalman filter (SPKF). Through an observability analysis and some simulations, it is shown that the performances of a stand‐alone DR system and DR/GPS system can be improved by employing the proposed DR scheme and SPKF. By using the designed DR scheme and filter, the stand‐alone DR system does not have any undetectable errors occurring on the curve trajectory. And the DR/GPS system can provide a stable and seamless navigational solution even in the case where the initial heading estimation error is large, such as 160 degrees, or when the GPS signal is unavailable due to tunnels, buildings, and so on. Simulation results indicate a satisfactory performance of the proposed system.     

GPS射频信号源的设计与实现

在研究GPS信号结构的基础上,给出了GPS射频信号源的设计方案,并分模块进行了设计与实现.实验结果表明,基带/中频模块实现了GPS信号的BPSK调制和扩频调制,输出数字中频信号;射频模块实现了上变频功能,完成了信号的射频调制.     

Spoofing mitigation in Global Positioning System based on C/A code self-coherence with array signal processing

Spoofing is a deliberate attack that can coerce Global Positioning System (GPS) receivers into providing false position/navigation solutions. Spoofing is more dangerous than jamming since the target receiver is not aware of this menace. In this paper, a novel signal processing scheme is proposed for rejecting the repeat spoofing, which is based on the strong self-coherence property of the C/A code. Firstly, the number and Direction-of-arrivals (DOAs) of spoofing attacks are estimated by the MUSIC-Like DOA estimation method based on the Framework of Beamforming (MLFB). Then, the constrained version of cross spectral self-coherence restoral (cross-SCORE) algorithm is applied to mitigate the spoofing. The proposed scheme can simultaneously mitigate spoofing and adaptively provide high beamforming gain for authentic signal without the prior information of DOAs of the authentic signal. Moreover, the scheme can be used as an independent spoofing mitigation module that can be embedded in the GPS receiver. Simulation experiments demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.     

恒虚警GPS信号自适应捕获研究

在GPS信号衰减的环境下,针对信号强度和噪声水平都发生改变的情况,本文提出了将自适应结构应用于GPS接收机.相对于传统的自适应结构而言,本文针对GPS信号的特点,提出了新的GPS信号中噪声水平的估计方法.同时,与GPS接收机不同,传统的自适应结构中对多普勒频移有欠考虑.本文将自适应结构应用于GPS接收机的同时,考虑了可...     

基于人工神经网络的GPS卫星信号模拟器信号估计方法

多通道全球定位系统(GPS)卫星信号模拟器用来为GPS接收机和导航系统提供逼真的测试信号。该文从模拟器设计的角度对到达GPS接收机天线的卫星信号进行了分析,着重讨论了因众多误差因素影响而不易直接利用经验模型确定的几个波形参量的估计问题。基于人工神经网络(ANN)理论,提出一种利用ANN来模拟信号传播延迟、载波相位、信号功率等参量的方法。给出了基于ANN的模拟器闭环测试系统的结构。并对所设计的ANN进行了训练和验证,仿真实验结果表明,所设计的ANN能够在统计意义上逼真地模拟样本数据,从而使基于ANN的模拟器信号状态参量计算能够满足设计要求,可以直接应用于多通道GPS信号模拟器的研制。     

Direction-of-arrival estimation for coherent GPS signals based on oblique projection

A new direction-of-arrival (DOA) estimation method for coherent global positioning system (GPS) signals is proposed. It is applicable to the GPS propagation environment with rich multipath, strong interferences and noise. According to the properties of oblique projection, interferences and noise are first suppressed and only the coherent GPS signals are retained by projecting the received signal onto the signal subspace. Then, the coherent GPS signals are resolved by the Toeplitz decorrelation scheme. Using the proposed method, interferences and noise can be suppressed simultaneously, and more accurate DOA estimation for coherent GPS signals can be obtained in GPS propagation environment. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

GPS SATELLITE SIMULATOR SIGNAL ESTIMATION BASED ON ANN

Multi-channel Global Positioning System （GPS） satellite signal simulator is used to provide realistic test signals for GPS receivers and navigation systems. In this paper, signals arriving the antenna of GPS receiver are analyzed from the viewpoint of simulator design. The estimation methods are focused of which several signal parameters are difficult to determine directly according to existing experiential models due to various error factors. Based on the theory of Artificial Neural Network （ANN）, an approach is proposed to simulate signal propagation delay, carrier phase, power, and other parameters using ANN. The architecture of the hardware-in-theloop test system is given. The ANN training and validation process is described. Experimental results demonstrate that the ANN designed can statistically simulate sample data in high fidelity. Therefore the computation of signal state based on this ANN can meet the design requirement, and can be directly applied to the development of multi-channel GPS satellite signal simulator.     

Galileo E1/GPS L1波段载波频率的设计与实现

Galileo/GPS伪卫星系统对载波频率的性能有着很高的要求,提出了采用PLL技术和DDS技术结合应用的方法来设计Galileo/GPS高精度伪卫星频率合成器的设计方案,E1/L1波段载波频率经过二次混频后输出。混频模块通过ADS仿真,输出的载波频率能满足系统杂散抑制指标。最后基于此频率合成器方案制作PCB板且经过调试,E1/L1波段载波频率的各项指标符合设计要求。