基于SystemView的GPS卫星信号仿真

GPS全球定位系统以其优越性能成为全球应用最为广泛、实用性最强的定位系统。为测试GPS接收机的性能就需要GPS信号模拟器模拟产生真实环境下的GPS信号。本文在介绍GPS信号产生原理的基础上,详细说明了采用SystemView软件实现GPS射频信号仿真的方法和技巧,并对模拟出的GPS信号进行了性能分析。     

GPS软件接收机的模块设计与信号处理

采用Zarlink公司的GP2015对GPS射频前端进行下变频处理,将得到的中频模拟信号转换成数字信号,结合DSP开发技术对中频数字信号进行捕获、跟踪与定位解算,用软件无线电的方法实现GPS软件接收机的模块设计与信号处理。实验结果表明,软件无线电思想能实现算法与软件的高度灵活性,可有效提高GPS接收机的信号处理能力与系统性能。     

软件GPS接收机捕获算法的研究

数字信号捕获是软件GPS接收机的重要组成部分,同时也影响软件GPS接收机的工作性能指标。通过对GPS信号结构的分析后,通过对GPS导航信号进行仿真,分别在时域和频域范围对信号搜索捕获进行了算法仿真,根据信号搜索捕获理论结合仿真试验结果,对时域/频域两类处理方法进行了分析和比较,不同捕获方法各有优点,针对不同的情况应采用不同的算法或者对不同的算法进行适当的组合以实现快速捕获的目的。     

机载(动态)GPS信号模拟器研究

为解决无人机GPS自主导航系统的地面实验环境问题,结合某型无人机GPS自主导航系统的开发,首先提出了机载GPS信号模拟器的概念;其次,探讨了机载GPS信号模拟器的基本组成以及各组成部分的工作原理和实现方法,采用四元素法来实现无人机姿态角的求解,用迭代的方法来进行大地参心坐标系和WGS-84坐标系之间的转换;再次,在BORLANDC＋＋3．1编译环境下采用C语言编制了机载GPS信号模拟器仿真软件和地面监控软件;最后,设计了基于GPS自主导航的半实物仿真实验方案并对某型无人机进行了仿真实验,取得了良好的实验效果。     

GPS中频信号的建模与仿真

中频信号是软件接收机研制重要输入数据,通常可以通过两种方法获得,一种为通过位捕获器对实际GPS信号进行采集获取,另一种为通过对信号进行数学建模后利用软件生成.相对而言,软件方法更加灵活.通过对GPS L1 C/A码信号的研究,推导和简化了GPS中频信号的建模所需的各种数学模型包括信号生成模型、电离层模型、信号传播时间模型等,并在研究的基础上进行了仿真实现,通过频谱对信号的可信度进行了分析.     

GPS软件接收机捕获跟踪算法研究与仿真

本文对GPSL1软件接收机的捕获跟踪算法进行了研究。GPS信号的捕获分别采用时域滑动相关捕获方法和频域快速捕获算法，通过分析比较认为频域快速捕获算法计算量大为减少；在GPS信号跟踪中，采用非相干延迟锁定环（DLL），锁相环（PLL）实现对GPS信号的跟踪。     

试论GPS软件接收机信号的处理算法分析

为了能够在通用处理器上实现GPS软件接收机的功能,需要一套可以适用于GPS软件接收机的信号处理算法。目前,GPS软件接收机是以本地预存的载波表与码表来产生跟踪中所需要的本地载波和伪码,这样就增加了软件接收机的信号处理效率。     

GPS闪烁软件接收机的设计与实现

为了通过实际观测数据提取并实时显示闪烁指数S4,用于电离层闪烁现象的研究和空间天气环境监测.根据电离层闪烁测量的基本原理,主要探讨了用于电离层闪烁测量的GPS软件接收机系统的设计与实现.设计了以GP2015、FPGA和DSP芯片为核心的GPS信号采集处理系统,并在PC机上进一步探讨了信号的捕获、跟踪算法以及电离层幅度闪烁指数S4的提取方法.相关结果表明GPS软件接收机的计算结果与美国硬件闪烁接收机GSV4004的观测结果是一致的.GPS软件接收机的硬件结构可靠,软件算法合理,具有良好的应用和开发价值.     

基于FPGA技术的微弱GPS信号捕获实现方法

当GPS信号载噪比低于44dB-Hz时,捕获难度较大,利用FPGA技术来解决软件GPS接收机难于捕获微弱信号的问题是主要目的。首先介绍了中频GPS信号,描述了传统捕获方法的数学模型,接着提出了基于FPGA的微弱信号捕获方法,方法采用傅立叶变换和反变换算法在频域内搜索微弱信号,最后给出设计流程并详细介绍大规模相关器的构建过程。仿真结果表明方法能够成功捕获载噪比低至25dB-Hz的微弱GPS信号;如果将适当的采样率与批处理相结合,可以进一步抑制噪声,达到更好的捕获效果。对FPGA的捕获方法能够有效提高软件GPS接收机捕获微弱信号的能力。     

GPS伪随机码的软件和硬件仿真实现

目前四大全球卫星导航定位系统中,美国的GPS是发展最早也是应用面最广的系统,GPS提供民用的标准定位服务和军规的精确定位服务;为研究GPS卫星导航电文的产生机理和针对GPS的导航对抗技术,在详细介绍GPS伪随机码的基本原理和C/A码生成电路的基础上,通过MATLAB和FPGA分别对C/A码进行了软件和硬件仿真实现;基于MATLAB的软件仿真采用循环程序实现了m序列和C/A码,基于FPGA的硬件仿真首先构建一个D触发器元件,然后利用该元件通过并行指令实现m序列,最终生成C/A码;两种方法虽然采用不同的思路和技术,但是得到了一致的C/A码信号样式;伪随机码的产生是GPS实现扩频通信的重要环节,通过对GPS伪随机码的仿真实现,有助于对GPS卫星信号的捕获研究和针对GPS的欺骗式干扰研究。     

GPS接收机数字基带信号处理算法研究

为了优化GPS接收机数字信号基带处理过程,提高伪距测量精度和GPS定位精度,需要从解扩解调的角度,建立相应同步环路的数学模型,分析GPS接收机基带数字信号处理算法.采用循环相关法作为信号捕获方法,采用Costas环作为信号跟踪方法,在MATLAB环境下实现了相应的算法设计、验证与仿真.验证结果表明这种算法能够为软件CPS接收机提供快速捕获及跟踪能力,是一种适用而高效的软件CPS接收机处理算法,对于开发GPS接收机产品以及开展相关领域的研究工作都具有重要的意义.     

GPS软件接收机载波跟踪环路鲁棒滤波算法

在全球定位系统(GPS)软件接收机中,环路滤波器对噪声抖动的抑制作用,是用户精确连续跟踪卫星信号的重要保证.本文用噪声未知但有界的假设,代替了传统方法中噪声统计特性已知的苛刻要求,应用半定规划方法将滤波问题转化为凸优化问题,提出了载波跟踪环路鲁棒滤波算法,获得了包含多普勒频移的置信椭球,解决了复杂多变环境下GPS软件接收机的滤波跟踪问题.应用模拟载波信号和实际卫星信号对该算法进行验证,结果表明该方法能够连续有效跟踪GPS卫星信号,为GPS软件接收机设计环路滤波器提供了新的思路.     

中频GPS信号模拟器方案设计

为检验软件接收机对信号的同步性能,以中频GPS信号模型为基础构建了一种数字中频GPS信号软件模拟器,设计了模拟器的总体方案.通过分析卫星运动状态和接收机的位置关系提出了信号传播时间的迭代计算方法,针对实际信号中多路径效应复杂的情况,由散射多径和镜面多径对有用信号的影响导出了一种简单的镜面多路径误差模型.实验结果表明模拟器输出的信号符合真实中频GPS信号的特点,对仿真信号的捕获进一步验证了方案模型的正确性与实用性.     

浅谈高灵敏度GPS室内定位技术

室内环境GPS定位与导航技术的研究实质上是低信噪比环境下信号的处理问题,文章对室内环境下导航与定位的关键技术：微弱GPS信号捕获、微弱GPS信号码跟踪、室内环境下位置解算以及辅助GPS定位等进行了详细的介绍,对一些主要的GPS信号捕获算法进行了计算机仿真,对部分关键技术提出了改进方法,并在最后给出了高灵敏度软件接收机的整体设计方案。     

基于FPGA的低成本GPS信号模拟器设计

本文介绍了一种低成本的GPS信号模拟器的设计;根据GPS信号的数学模型,设计了采用FPGA实现所有基带处理功能的方案。利用码发生器产生GPS各卫星的伪随机码,采用数字延迟滤波器实现信号的延迟处理,采用多级采样率转化器和滤波器串联的方法提高延迟精度,生成的多星基带信号在数字域进行叠加,再通过正交射频调制得到L1频点的GPS信号;该GPS信号模拟器结构简单,成本低,生成的GPS信号精度高,可以满足部分GPS接收机的测试需求。     

一种单频GPS软件接收机的设计实现

GPS软件接收机相对于硬件接收机更灵活,在一些特殊应用背景下易于实现更复杂的算法,从而提升了系统的性能.有着不可比拟的优势.文章致力于研究一种基于PC的单频GPS软件接收机.GPS信号下变频和对中频信号的采样模数转换、数据传输由射频前端、数据采集板实现,采样后的数字中频信号在PC中完成捕获、跟踪、导航信息解算,并给出最终定位结果.对数据采集硬件和信号处理算法的具体实现作了详细介绍,并给出了系统测试实采数据的处理结果,结果表明系统工作正常,静态定位精度可以满足要求.     

GPS软件接收机的频域相关捕获算法

GPS软件接收机在移植性、灵活性等方面具有很大的优势。本文从GPS软件接收机的角度讨论了GPS频域相关捕获算法。本文分析了算法的理论模型,并利用Matlab对算法进行仿真实现,成功地解算出GPS信号的码相位偏移和载波多普勒偏移。与传统的滑动相关算法进行了运算量的比较,证明了频域相关捕获算法的优越性。     

GPS软件接收机载波跟踪环的设计实现

在接收机的信号优化问题的研究中,多普勒频移的跟踪是GPS信号解扩的关键技术之一.针对传统载波跟踪环路中由接收机加速度和加加速度引起的多普勒频移跟踪误差大的缺点,根据科斯塔斯(Costas)环实现载波跟踪的基本原理,为了减少信号误差,提出了接收机载波跟踪环路中鉴别器、滤波器和载波NCO的一种软件实现方法,推导出在不同动态环境下载波跟踪环路带宽和环路频率更新时间的理论值范围,最后对不同动态软件接收机接收的信号进行了跟踪仿真.结果表明:设计的载波跟踪环路功能正常,性能稳定,可快速精确地完成GPS信号的载波跟踪.     

基于载波表的GPS载波跟踪环路研究

实时GPS软件接收机可以使用查找表的方法得到本地复现载波以减少运算量。载波表是由一组具有一定频率间隔和固定初始相位的正弦和余弦信号组成。传统的载波跟踪环路无法使用具有离散频率和不连续相位的复现载波完成GPS载波跟踪。针对这一问题,使用相位补偿算法对载波进行相位补偿,设计了基于载波表的载波跟踪环路。仿真结果表明该载波跟踪环路能有效实现GPS信号的载波跟踪,且与传统的载波跟踪环路相比仅有微小的信噪比损失和频率跟踪精度衰减,可用于实时GPS软件接收机设计。     

多通道GPS原始数据采集系统设计与实现

介绍了基于FPGA实现的多通道GPS原始数据采集系统的实现,完成了系统下变频模块、数字化模块和数据存储模块的设计;在分析信号捕获算法的基础上,对系统进行了试验验证.结果表明,系统采集的原始数据通过软件接收机处理后能够得到GPS卫星信号的捕获、跟踪和数据解调结果.同时该系统具有通道多、存储速率高、采样率可配置和数捂格式可转化等优点,适合不同后处理软件对数据的要求.