多遮挡环境下GRU-RNN辅助的GNSS接收机VTL算法

针对城市峡谷等多遮挡环境下信号频繁短时阻塞导致全球卫星导航系统(GNSS)接收机跟踪性能下降的问题,提出了一种GRU-RNN辅助的矢量跟踪环路算法.利用卫星信号正常时导航滤波器的新息序列来训练GRU-RNN网络,网络训练完成后,当卫星信号出现频繁短时阻塞时,利用GRU-RNN网络预测各个通道的伪码相位误差和载波频率误差...     

引入微分控制思想的辅助GPS载波跟踪环路设计

 载波信号跟踪环路制约着GPS接收机的工作性能,针对其易受高动态和弱信号等环境干扰的缺陷,提出一种引入微分控制思想、应用SINS辅助接收机载波跟踪环路的设计方法.剖析应用于载波跟踪的相位锁定环(Phase Locked Loop,PLL),并将其近似为PI控制模型;在验证辅助信息引入时环路系统稳定的基础上,增加类微分控制项,利用SINS的输出和时钟误差信息估算的多普勒频率作为跟踪环路的中心频率,辅助PLL实现载波信号跟踪;仿真结果表明提出方法能够有效地缩短跟踪环路带宽,缓解热噪声和动态应力之间的矛盾,进而改善载波环路的频率响应和跟踪误差.     

GPS软件接收机基带信号处理研究

GPS软件接收机相对传统硬件接收机,设计灵活,能够迅速分析、仿真、实现各类算法.本文主要针对GPS L1频率的C/A码信号,设计并实现了GPS软件接收机的基带处理部分,阐述了射频前端原理、并行码相位搜索捕获策略以及鉴频辅助跟踪环路,并推导了适应动态环境的三阶数字环路滤波器.仿真数据和实际中频数据测试表明:算法性能优越,能迅速捕获并锁定信号,获取导航数据.     

北斗B1C频点正交复用二进制偏移载波信号闸波设计方法

第3代北斗卫星导航系统中B1C频点信号将使用正交复用二进制偏移载波调制方式。为了增强北斗卫星导航接收机码跟踪环路的抗多径性能并且解决码跟踪中的模糊跟踪问题,该文针对正交复用二进制偏移载波调制信号QMBOC(6, 1, 4/33)提出一种双闸波码跟踪环路结构。根据理想的目标鉴相函数和二进制偏移载波调制信号自相关函数的特点分别设计出针对BOC(1, 1)和BOC(6, 1)信号的闸波,并在本地码跟踪环路中使用这两种不同的闸波分别与输入信号相关,最后将所得的两个相关函数进行加权合并以用于鉴相过程。计算机仿真结果表明所提方法不仅能够有效消除QMBOC(6, 1, 4/33)信号的模糊跟踪可能性,且能够大幅增强接收机的抗多径性能,其对应多径误差包络面积相比于现有的方法能够减少约33%。     

基于LEON3开源软核的卫星导航接收机设计

为了提高卫星导航接收机的工作性能以及小型化设计,在现场可编程门阵列( FPGA)平台上开发一款基于LEON3开源软核的拥有自主知识产权的卫星导航接收机。通过LEON3开源软核架构和自主设计的分段匹配滤波器( PMF)与快速傅里叶变换( FFT)相结合的捕获模块、基于延迟锁定环的码跟踪环路和基于科斯塔斯环的载波跟踪环路相结合的跟踪模块IP核实现卫星导航接收机的基带系统级芯片( SoC)设计,最后完成接收机系统的软件设计并在DE2-115 FPGA平台上对接收机系统进行验证测试。实验结果表明所设计的接收机性能优良,能够正常捕获并且跟踪到卫星信号,定位结果显示正常,误差在3m左右。拥有完全的硬件软件源代码以及优良的性能使得所设计的接收机对国内导航的发展有着重要意义。     

一种改进的高动态GPS载波组合跟踪环路算法

在高动态的接收环境下,GPS接收机接收信号载频上会产生很大的多普勒频移及其变化率,传统的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪。在综合分析了常规跟踪方案的利弊后,提出一种新的基于四相鉴频（FQFD）牵引的二阶叉积自动频率控制环（CPAFC）辅助三阶锁相环（PLL）高动态跟踪环路算法。通过美国喷气推进实验室（JPL）高动态载体模型测试表明,该算法在高动态环境下不仅能快速牵入和锁定载波信号,而且在高达100g/s的加加速度作用过程中能持续、精确跟踪,实现导航电文的正常解调。     

转发欺骗干扰对卫星导航接收机载波环的影响研究

本文研究了转发欺骗干扰对卫星导航接收机载波跟踪环的影响。推导出在存在转发欺骗条件下卫星导航接收机载波跟踪环输出的相位误差公式，分析了不同强度的转发欺骗干扰对卫星导航接收机跟踪环路的作用，得出了使卫星导航接收机跟踪环路失锁转发欺骗干扰所需的最小功率强度。通过试验验证了本文分析结论的正确性。     

DSSS数字接收机的AFC算法及其实现

介绍了一种零中频直接序列扩频(DSSS)数字接收机的自动频率控制(AFC)算法及其仿真和实现.该算法从残留载波跟踪解调环的鉴相信号中提取频偏信息,对下变频本振进行AFC,并且可根据对频偏的估计切换环路特性,使环路既有较大的捕获带宽,又具有较好的跟踪和滤波性能.该算法适用于无导频的直扩BPSK信号接收机,其特点是算法复杂度低,特别易于FPGA实现.     

室内外导航信号无缝链接连续性研究

对GPS的传统跟踪环路进行了分析,指出传统的载波环路不能兼顾环路的灵敏度和动态。而且,文中对多径的处理进行了分析。为了跟踪低动态的GPS弱信号,保持室内外导航定位服务的连续性,使用了基于扩展卡尔曼滤波器的矢量延迟环路,经仿真验证,即使在卫星信号消失的时候,仍然能够保持良好的导航信号跟踪,在卫星信号恢复之后不用重新捕获,并且仍能获得较好定位误差。     

伪码测距中码跟踪环的FPGA实现

码跟踪环的设计是伪码/载波相位联合测距系统的一个关键环节.分析了伪码跟踪环路的结构,利用查表法、二阶环路分别对NCO和环路滤波器等关键部分进行了设计,并给出了相应的电路结构.系统仿真与FPAG片上测试结果表明,实现了伪码准确、实时跟踪,跟踪到的伪码相位误差小于载波相位的周期长,设计的跟踪环具有一定工程应用价值.     

卫星导航信号抗单频干扰性能研究

不同信号体制的导航信号受单频干扰的影响不同.目前针对此问题的分析都是在干扰为高斯分布以及忽略伪码离散频谱的前提下进行的.本文针对非相干超前减滞后功率鉴相器,考虑了伪码离散谱线的影响,导出了非带限情况下单频干扰导致的最大跟踪误差的解析式,并进行了仿真验证.提出用最大跟踪误差,以及在此基础上得出的平均跟踪误差和相对跟踪误差...     

一种复合伪随机码跟踪环路设计及误差分析

该文针对当存在较大的载波相位跟踪误差时可能导致传统的复合码相干型跟踪环路失效的问题提出一种复合码非相干型跟踪环路。通过给出基于二进制偏移载波(BOC)调制的复合码的构造和相关特性分析,设计了具有非相干型鉴别器的跟踪环路,并分析了环路的跟踪误差。分析和仿真结果表明该环路解决了在存在较大载波相位误差时跟踪环路失效的问题,且具有良好的跟踪性能。     

GPS软件接收机算法研究

为了能快速、准确地提取导航数据,对GPS软件接收机的捕获和跟踪算法进行研究。捕获算法采用基于FFT的频域快速捕获算法,在跟踪环路中,载波跟踪算法采用锁相环(PLL),码跟踪算法采用非相干延迟锁相环(DLL),成功实现了对GPS信号的快速准确跟踪,这一处理算法性能优越,易于在PC机上软件实现。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器( FQFD )算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波( Binary Offset Car-rier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。     

脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法

脉冲超宽带测控新体制可有效提高测控系统的安全性能,且具有潜在的高精度测距能力.为了实现其高精度测距功能,提出了一种基于延迟锁定环路的脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法.该方法在传统伪码跟踪环的基础上进行改进,利用基于非相干积分的非线性反馈环路对接收信号的脉冲相位进行精密跟踪.理论分析和仿真结果表明,该延迟锁定环路可以完成对脉冲超宽带测控信号的时延精密跟踪.与直扩测控信号相比,在相同条件下,脉冲超宽带测控信号的时延跟踪相对误差更大,但由于脉冲宽度很窄,在一定载噪比条件下,其测量精度仍可达厘米量级甚至更高.     

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。     

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。