高动态地基伪卫星接收机载波跟踪技术

针对地基伪卫星系统接收信号接收载噪比和频率激励特点,分析了三阶锁相环的载波跟踪能力,在高动态条件和接收机接近离去伪卫星等过程中,有限的载噪比和接收信号的高阶频率激励将导致三阶锁相环失锁。为提高伪卫星系统接收机在高动态条件下的载波跟踪能力,提出一种惯导/伪卫星接收机深耦合载波跟踪方法,基于惯导输出的高频定位、速度信息和伪卫星位置信息估计接收信号的频率偏移并进行补偿。仿真实验表明,接收机在不高于10 g加速度直线运动下接收邻近伪卫星信号,深耦合算法具有相对更为稳定和精确的载波跟踪能力。     

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.     

GPS伪卫星信号捕获的仿真分析与研究

GPS伪卫星是模拟GPS卫星信号的地面发射设备。其终端接收设备的射频前端将天线接收到的伪卫星信号变换为中频信号,再经模拟数字转换,便可得捕获的原始信号。采用专用集成电路设计的GPS接收机极大地限制了用户对原始信号的性能分析和新算法的开发,而基于FPGA DSP架构的设计能提高研究的自由度。本文先对GPS伪卫星信号的形成和接收机的结构作扼要介绍,再对伪卫星信号的搜索算法和捕获性能做分析,并通过频域FFT实现仿真。结论表明,通过仿真技术能有效地复现出了捕获的GPS伪卫星信号。     

微弱信号下基于模糊度解算的辅助式GPS接收机定位算法研究

提出了一种辅助式GPS接收机定位解算方法,基于该方法接收机不需要解调导航电文、帧同步和位同步,仅需要对GPS信号进行伪码相位测量,在获取卫星星历、卫星钟差参数等辅助信息的基础上完成定位解算.该算法在常规GPS定位算法基础上,增加伪距中模糊部分为未知数,当接收机位置坐标和接收机钟差的迭代初值误差满足一定条件时,消除了伪距中模糊度影响.然后推导了该算法的定位方程,给出了定位流程.最后仿真实验证实了该算法的有效性.     

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AD9361射频捷变收发器的GPS伪卫星设计

为了搭建用于室内定位的伪卫星室内定位系统,设计了一个伪卫星用于发射模拟GPS卫星定位信号。从伪卫星的硬件结构的角度详细说明了该伪卫星的各部分硬件组成以及相应的功能。该伪卫星使用了AD9361射频捷变收发器将时钟小数分频、数模转换、信号调制、上变频融为一体,简化了伪卫星的硬件结构。介绍了该伪卫星生成的信号的具体结构,采用时分多址（Time Division Multiple Access,TDMA）技术使得接收机接收伪卫星信号时不会被阻塞。利用示波器、频谱仪和嵌入式逻辑信号分析仪Signal Tap对伪卫星进行测试,包括时钟频率、伪码、BPSK调制、TDMA技术等,结果表明伪卫星工作正常,其信号能被ublox正常接收,可以利用其进行下一步伪卫星组网用于室内定位。     

高动态软件接收机自适应门限快速捕获算法

为了解决高动态环境中软件接收机的捕获问题.探讨了信号捕获的原理,针对高动态情况下多普勒频移天的特点,提出采用快速傅里叶变换方法对高动态环境下的卫星导航信号进行捕获.在信号检测上,指出了卫星导航信号的检测其实就是二元假设检验的问题,推导出了在恒虚警概率条件下门限的计算公式,讨论了门限与环境噪声的关系.然后,给出了该算法的方框图并在此基础上对该算法进行Matlab仿真.仿真结果表明,该算法在虚警概率恒定不变的情况下,能够在几十秒内捕获信号,而传统算法的捕获速度通常需十几分钟.     

接收机参数对北斗三号卫星伪距偏差影响研究

伪距偏差是抑制北斗系统服务能力提升的重要误差源,影响用户实时定位性能和卫星精密定轨处理.目前对北斗三号伪距偏差的分析研究与测量较少,文章首先从理论上分析了接收机的前端滤波带宽和相关器间隔对伪距偏差的影响,并对理论分析结果进行了仿真.然后在此基础上利用7.5 m大口径天线对北斗三号在轨卫星信号进行采集,使用软件接收机对卫星实测数据的伪距偏差进行测试验证,全面分析了前端滤波带宽和相关器间隔对北斗三号卫星信号伪距偏差的影响.根据理论分析和实测验证的结果,得到了接收机的相关器间隔和前端滤波带宽对北斗三号卫星B1I、B3I和B1C信号的伪距偏差影响范围.研究表明,通过合理设置接收机相关器间隔和前端滤波带宽,可有效减小北斗三号卫星信号伪距偏差,提升用户定位精度.     

多模卫星信号仿真器上位机软件设计与实现

运用面向对象和多线程的技术,在VC++6.0环境下对GPS/GLONASS/BD1三模卫星信号仿真器上位机软件进行了设计与开发,重点分析并完成了多导航系统时空统一、导航电文生成、卫星与用户的伪距仿真和用户轨迹计算等功能模块,实现了统一时基模式下三模卫星信号的高逼真仿真.商业接收机的实验结果表明,该仿真软件操控灵活,与下位机连接合成的信号逼真度高,为各类接收机的性能检测提供了有益支持.     

基于GPS导航系统的伪卫星信号发射器设计

伪卫星技术能够增强卫星导航定位精度,并能够进行单独定位。伪卫星信号发射器是实现伪卫星定位的基础,通过对伪卫星信号的研究,设计了基于GPS导航系统的单体伪卫星信号发射器,并对其性能进行测试。实验结果表明,设计的伪卫星信号发射器能够实时产生伪卫星信号,并且信号频谱与理论相符,能够被接收机捕获跟踪,满足实际使用需求。