基于条件粒子滤波的高动态高灵敏度GNSS信号跟踪算法

随着北斗全球定位卫星系统的逐步完善和GPS等卫星系统的更新换代,卫星接收机的灵敏度需求也逐渐提高,而导航信号的微弱性和卫星与接收机之间的相对运动导致现有的卫星接收机高灵敏度跟踪算法的精度无法满足需求。针对这种情况,提出了一种基于粒子滤波的高灵敏度高动态跟踪算法。该算法利用粒子滤波对跟踪环路的各个因子进行修正,并在信号强度和动态应力自适应辅助调节下,实现高精度的接收机高灵敏度跟踪。该算法可以有效降低加加速度对跟踪环路的影响,对突发动态性改变具有较好的跟踪性能。将文中所提出的方法与现有的多种跟踪算法从估计准确度、动态性能和载噪比影响三方面进行分析对比,结果表明新算法相比于现有的跟踪算法能有效提高了接收机的估计准确度和动态性能,并降低载噪比的影响。     

GNSS接收机导航滤波器辅助捕获技术

为了充分利用GNSS接收机导航滤波器先验信息对基带信号处理过程的捕获进行辅助,以提高捕获速度及灵敏度,以北斗B1I信号为研究对象,开展GNSS接收机导航滤波器辅助估计伪码相位、载波多普勒、NH码相位研究. 首先引入“虚拟路径”的概念计算伪码相位,并详细推导了由导航滤波器直接计算接收信号伪码相位的算法. 然后对伪码相位及多普勒频率的误差源和传播特性进行详细分析. 最后进行了捕获性能理论仿真分析. 结果表明:导航滤波器辅助伪码相位与多普勒频率估计条件下,能够将捕获灵敏度提高1.1 dB,平均捕获时间为1 ms;进一步加入对NH码相位估计的辅助从而扩展相干积分时间为20 ms,则额外可以提供12.8 dB的灵敏度提升,平均捕获时间为20 ms. 通过导航滤波器中的先验信息对信号捕获进行辅助,能够提高信号捕获性能,同时有助于降低无辅助条件下捕获装置频繁运行带来的功率损耗,所提出的算法可以直接应用到GNSS接收机及GNSS/INS深组合导航系统中.     

动态和噪声环境下伪码和载波联合测距算法研究

在分析伪码和载波跟踪环性能的基础上,给出了跟踪环路的最优带宽.根据实时估计的信噪比动态的更新环路带宽,减小噪声带来的跟踪误差.针对载体的动态性利用AFC算法快速得到多普勒频率,并利用载波辅助伪码跟踪环路,可以在较窄的环路带宽下跟踪高动态的扩频信号,从而可以很好地抑制宽带噪声,提高跟踪精度.理论分析和仿真表明,该方法能有效改善环路的动态性能和跟踪精度,满足系统要求.     

一种低复杂度GNSS信号快速捕获算法

为满足全球卫星导航系统(GNSS)接收机中高精度跟踪环路对捕获模块伪码相位搜索精度的需求,提出一种基于数据折叠的正交快速捕获算法．该算法对接收机输入离散采样信号进行压缩处理,将单个伪码周期内的长序列转变为两组较短的序列,并对每组序列与对应处理后的本地伪码序列进行基于FFT的快速相关运算,最终通过两组相关结果确定伪码偏移量．算法降低了快速捕获中所需的FFT点数,在保留伪码相位搜索精度的同时降低了捕获器的实现代价．分析及仿真结果表明,该算法能够在较小的检测概率下降的条件下,极大降低捕获模块的算法复杂度．     

GPS信号码跟踪环算法研究

对GPS卫星信号传统码跟踪环的跟踪性能和计算量进行了分析,为了提高码跟踪环的计算效率,降低计算量,对非相干型码延迟锁定环进行了研究;以点积功率鉴别器为出发点,对延迟锁定环的环路结构进行了重构,提出了一种改进的环路算法,并对传统环路和改进环路的算法复杂度和硬件成本进行了比较分析.改进环路在不损失跟踪特性的前提下,不仅降低了硬件的实现成本、资源的消耗和计算量,而且提高了计算效率;实验结果表明此改进环路是可行的.对于其他导航系统的接收机来说,此方法也具有一定的适用性.     

无人机上行链路数据传输方案

为保证无人飞机在动态环境下数据传输的稳定性和可靠性,提出了一种循环正交M元扩频上行链路数据传输方案。按此方案传输数据,发送信号不存在潜在的周期性,系统的抗干扰和抗截获性能得到了很好的保障。在动态环境中,由于载体具有较大的加速度,载波多普勒频移剧烈变化,普通接收机载波跟踪环极易失锁,故提出一种基于经验值查表的载波跟踪算法,在锁频环内引入经验值查找表,环路能自适应调整环路滤波器带宽,从而实现任意时刻的高精度载波跟踪。     

星间激光干涉仪中频载波跟踪技术研究

针对星间激光干涉测距系统高动态载波跟踪的需求,提出了一种基于锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的载波跟踪算法,采用改进后的叉积自动频率跟踪环(CPAFC)进行频率牵引,采用科斯塔斯环对载波相位进行高精度跟踪,有效解决了高动态条件下环路跟踪精度和动态适应性能之间的矛盾。基于simulink搭建了模块化仿真系统,对载波环路的性能进行了仿真,结果表明该跟踪环路能够适应±6 kHz/s的环路动态,可用于星间激光干涉仪高动态载波信号的稳定跟踪。     

对GPS/INS超紧耦合导航对抗的干扰源配置分析

GPS/INS组合技术广泛应用于精确制导武器导航中,随着GPS/INS组合导航超紧耦合方式的逐渐成熟,整个导航系统的抗干扰能力显著提升。为了对采用GPS/INS超紧耦合精确制导武器有效实施导航对抗,以GPS接收机不同环节的性能下降指标将干扰形成的威力区用受扰区、半失效区和失效区来进行划分,结合接收机工作过程和GPS/INS超紧耦合对接收机跟踪环结构设计的影响,推导分析了在匹配谱干扰下P(Y)码和M码信号捕获、跟踪和解调性能指标降至划分临界值时接收机射频前端所需的干扰功率。考虑干扰来向与接收天线增益的关系,仿真得到干扰源在不同高度下各威力区发射功率随有效距离的变化关系。在此基础上,对GPS/INS超紧耦合精确制导武器的导航对抗连续压制作用距离进行仿真分析,进而完成对干扰源数量和部署位置的建模求解。分析和解算结果可为载荷和高度受限的升空干扰源在GPS/INS超紧耦合精确制导武器导航对抗中的实际运用提供借鉴和参考。     

基于自适应卡尔曼滤波的GNSS矢量锁定环路

为了减小卫星信号信噪比变化对全球导航卫星系统(GNSS)接收机当中矢量锁定环路(VLL)的不良影响,使用一种基于新息的自适应卡尔曼滤波方法对其改进,以实现对VLL滤波器观测噪声协方差矩阵的实时调整．使用后处理软件全球定位系统(GPS)接收机处理信号发生器产生的中频数据以对提出的方法进行验证．实验结果表明,相对于传统标量环路(SLL),基于自适应卡尔曼滤波的VLL可以在信噪比降低甚至可见卫星数目不足的环境下工作,其载波频率跟踪精度及导航定位解精度均优于固定参数矢量环路和传统标量环路．     

一种改进的GNSS接收机完好性监测算法

针对传统GNSS接收机完好性监测算法由于可用性判断过程过于保守、误差保护水平值过大而导致算法可用性差的问题,优化了传统算法的可用性判断过程,根据卫星故障检测难度给出了漏检率的动态分配方法,以及相应的VPL计算方法.理论分析表明,上述改进方法可以在不降低总体完好性指标的同时最小化误差保护水平值,从而提高接收机完好性监测算...