GNSS接收机中载波和伪码NCO的设计

在介绍可配置载波数控振荡器(NCO)和伪码NCO工作原理的基础上,确定了基本参数并根据参数设计了载波NCO和伪码NCO基本结构,对设计的载波NCO和伪码NCO进行了硬件测试。测试结果表明,该载波NCO和伪码NCO符合设计参数,可直接运用到可配置导航信号处理通道中以满足处理不同导航信号的要求,为下一步研究和开发GNSS接收机打下坚实的基础。     

GNSS导航信号模拟软件体系结构研究

软件GNSS(Global Navigation Satellite System)信号模拟器由于具有结构灵活、开放性强及成本低廉等优势,能够较好地应用在导航系统开发研究中。针对软件GNSS导航模拟器的信号产生技术进行研究,给出了软件GNSS导航模拟器软件总体架构以及软件模块说明。通过MATLAB实现了软件GNSS导航星座信号仿真,仿真结果表明了该体系结构以及算法模块的正确性。     

应用于数字锁相环的NCO设计

本文鉴于数字锁相环在实际应用中对信号频率的准确度和稳定度有较为严格的要求,设计一种应用于数字锁相环的数控振荡器(NCO,Number Controlled Oscillator)。基于直接数字频率合成(DDS)技术,介绍NCO工作原理,基于FPGA实现NCO,关键是相位累加器与波形存储器两个模块的设计,并利用QUARTUS对设计结果进行编译仿真。对NCO杂散信号进行频谱分析,并提出解决方法。该设计有效抑制杂散,修改灵活,便于调试,在数字锁相环设计中可有广泛应用。     

面向卫星导航信号的外辐射源雷达软件化模拟器设计

面向全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号的外辐射源雷达,是一种利用环境中GNSS信号作为非合作照射源进行探测的雷达。为满足基于GNSS信号的外辐射源雷达系统仿真和信号处理算法设计评估的需要,通过对该雷达系统组成与工作原理的分析,完成了面向GNSS信号的外辐射源雷达软件化信号模拟器的设计与实现。给定仿真场景下软件化模拟器输出信号处理和分析的结果验证了该模拟器可根据输入参数与模型正确完成信号仿真。     

GPS接收机中数控振荡器电路的设计

提出了一种用于GPS接收机系统中数控振荡器模块的电路设计。通过Verilog HDL语言完成了NCO的设计,并利用Modelsim软件对其进行仿真。通过采集实时数据测试,验证了该模块可以完成中频载波信号和多普勒的剥离。最后针对数控振荡器的性能指标做了简单分析,对信噪比和杂散度等关键参数测试,使用MATLAB软件对其性能进行仿真,验证其满足接收机的要求。     

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。     

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.     

高动态GPS信号模拟器的软件实现

高动态GPS信号模拟器就是精确的再现卫星的运行环境、接收机环境和GPS接收机接收到的信号。文中对模拟器的软件部分进行了详细的分析:介绍了C/A码扩频的GPS信号构成,给出了软件的构成和模块之间的数据流图,重点讨论了各个模块的功能及其实现;最后,给出软件部分的流程图。     

一种高动态弱GNSS信号跟踪解调算法研究与实现

在某些高动态弱信号场景中,载波相位难以锁定。为实现对高动态弱全球导航卫星系统(GNSS)信号的跟踪,考虑锁频环较锁相环更为鲁棒,提出了一种基于锁频环(FLL)+差分解调的算法,实现对GNSS信号的跟踪和解调。该算法采用二阶FLL实现对卫星信号的频率进行跟踪,差分解调算法实现对比特数据的解调。工程应用上,算法采用现场可编程门阵列和数字信号处理器(FPGA+DSP)的架构实现,在FPGA中实现信号的跟踪信号的前处理,在DSP中实现跟踪环路算法、位同步和差分解调。本文在Matlab平台中实现算法的仿真,通过模拟器平台和对天接收真实的GNSS信号对算法进行验证。仿真结果与实验结果表明,该算法在高动态弱信号条件下能实现对卫星信号的稳定跟踪和数据的解调,克服了锁相环难以锁定导致数据无法解调的难题,最终实现GNSS信号在该条件下的位置、速度和时间(PVT)解算。     

多模GNSS伪码相关干扰机设计

在信息化战争中,多模卫星导航系统具有三维立体的更加精确的导航和定位能力。通过遏制敌方多模卫星导航系统的正常工作,对战争的胜利起着很重要的作用。本文设计了一种多模GNSS伪码相关干扰机,其利用与C/A码相似的伪码作为干扰信号,使多模GNSS接收机不能正确解调卫星信号,以使其失效。通过分析多模GNSS卫星导航系统的信号特点,设计伪码相关干扰信号,并进行了理论分析,表明使用伪码相关干扰信号所需功率较小。利用DDS芯片和单片机实现了多模GNSS伪码相关干扰机,通过试验验证,该多模GNSS伪码相关干扰机操作简单、干扰效果良好。     

并行数字相关器的FPGA实现

扩频码的相关解扩是扩频通信接收机的关键技术之一,主要介绍了数字相关器在全球定位系统（GPS）信号捕获中的应用,并进行了FPGA实现。在设计中,采用了16路并行相关运算的方式加快相关解扩运算速度。在GPS信号时域捕获的理论推导基础上,给出了数字下变频电路结构,分析了载波NCO的频率精度,详细讨论了扩频码相关解扩单元阵列的计算方法和电路结构与参数。最后,通过ModelSim算法仿真和Xilinx Virtex-5 LX220FPGA测试,取得了较好的捕获效果。     

高动态GPS模拟器信号产生模型研究

 高动态GPS卫星信号模拟器可以根据载体的动态环境,精确产生载体收到的GPS卫星信号.在对GPS接收机接收信号进行深入分析后发现GPS信号模拟器以接收时刻为标准以一定的时间间隔计算模拟器信号码和载波速率及信号的传播延时,由于接收机与GPS星之间存在的径向加速度,使得对应的信号发出时刻的间隔不等于计算机进行样点计算的间隔.本文给出了在高动态条件下GPS卫星信号模拟器的信号模型,在对模型误差进行分析计算的基础上讨论了通过增加采样率来减小由于模拟高加速度信号而带来的误差的方法.     

基于DSP和FPGA的多雷达脉冲信号模拟器设计

主要介绍了一种基于PC＋DSP＋FPGA体系结构的多雷达脉冲信号模拟器,能够模拟1—4部常规雷达、重频抖动雷达、重频参差雷达、重频参差抖动雷达、频率捷变雷达等多种体制雷达的混叠脉冲信号,并提供对应的载频编码输出,仿真度高。雷达的部数及每部雷达的参数可通过主控计算机中的主控软件进行设置,使用方便灵活,信号通用性强。该系统可在电子战设备前端微波分系统不参与的条件下,为后级数据处理分系统调试提供逼真的雷达测试信号。     

一种GNSS信号跟踪环路频相直调控制算法

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机信号跟踪环路正确地锁定导航信号的频率、相位是提取测量值以及导航星历的基础。传统的接收机跟踪环路采用调整频率的方式来调整相位,不能及时消除跟踪误差,并且在弱信号条件下容易受到噪声影响,难以对信号进行精确跟踪。针对这一问题,提出了一种基于非相干预滤波器的频相直调环路控制算法,采用非相干预滤波器提取跟踪误差,并且在本地信号生成阶段直接将载波相位差、载波频率差、码相位差进行消除。实验表明,与传统环路相比,频相直调算法对载波相位、码相位迁入速度分别提高了90%和95%,高动态、弱信号下多普勒估计精度分别提高了69.25%和61.37%,并且频相直调算法能够有效抑制环路参数调整、载体突然机动对载波相位锁定带来的扰动。     

基于谱相关的CBOC信号参数盲估计

针对低信噪比下组合二进制偏移载波(CBOC)调制信号的参数盲估计问题,提出了利用谱相关对CBOC信号进行参数估计方法。首先给出了CBOC信号模型,然后根据CBOC信号的数据通道和导频通道之间有良好的正交性特点,详细推导出其谱相关函数可以化简为两个BOC信号谱相关函数的叠加,最后根据CBOC信号循环频率截面的特点进行峰值检索后,实现对伪码速率、载频速率和副载波速率的盲估计。推导结果和计算机仿真分析表明,该方法可以实现在低信噪比下对伪码速率、载频速率和副载波速率的有效估计。     

高动态弱信号环境下基于INS的GNSS捕获方法分析

为保证 GNSS 在挑战环境下的捕获性能，分析了高动态弱信号捕获存在的问题，提出了一种新的 INS 辅助并行码相位捕获方法，在频域利用 INS 辅助信息卫星星历/历书数据估计多普勒，缩小频率搜索范围，在码域利用码相位估计及并行码相位搜索的方法，减少码相位搜索时间，最后结合差分相干累积提高捕获灵敏度，实现高动态弱信号的快速捕获。仿真结果表明， 该算法能显著提升高动态、弱信号环境下 GNSS 接收机的捕获性能。