采样时钟抖动对GPS信号跟踪性能影响研究

本文分析了晶振的漂移对GPS接收机的影响,从锁相环理论的角度,重点分析了采样时钟抖动对基带载波跟踪和伪码跟踪性能的影响,并给出一种环路分级降带宽的方法来消除这种影响.该方法在保证最终伪码跟踪精度的前提下,增加了跟踪环路对动态应力的容忍范围.提高了GPS接收机跟踪环路的稳定性.     

应用于卫星测距的非相干二元鉴相延迟锁相环

提出了一种基于内插滤波器的全数字非相干二元鉴相延迟锁相环(Delay locked 1oop,DLL),在分布式卫星地球站系统中实现各地球站与卫星的高精确伪码测距.在多址及AWGN条件下,对环路跟踪特性和测距精度进行了推导分析和计算机仿真.     

GNSS软件接收机的框架结构及原型系统开发

介绍全球导航卫星系统软件接收机的基本结构和优点,系统地实现了GPS软件接收机。该结构的硬件部分实现中频信号采样模块,软件部分实现可设置12通道的中频信号处理模块、信号捕获和跟踪、导航电文存储及转换,并针对伪距定位算法部分实现了单点静态定位,考虑的误差源主要包括卫星钟误差、对流层误差、电离层误差和地球自转引起的偏差。定位数据水平精度基本达到15 m(95%),几何精度因子(GDOP)值较好的数据可达10 m。     

基于中频采样率的伪码跟踪环性能分析与仿真

本文对GPS接收机中伪码跟踪过程建立了数学模型,分析了中频采样时钟对码环跟踪性能的影响.通过动态仿真,模拟了FPGA中码跟踪环在多种条件下(多普勒,环境噪声,初始码相位偏移)的同步与跟踪.理论分析和仿真结果表明,中频采样率直接影响接收机码环的跟踪精度,成为影响码环工作性能的一个重要因素.     

卫星导航信号高灵敏度接收技术研究

随着卫星导航应用范围不断拓展,对导航接收机的灵敏度要求越来越高,高灵敏度可以使接收机在室内或其他卫星信号较弱情况下仍然能够实现定位和跟踪。目前传统接收机为超外差中频采样结合基带信号处理架构,该架构降低了对ADC信号采集以及基带信号处理的压力,但接收机灵敏度性能已趋于极限。随着ADC技术的不断发展,对卫星导航信号进行直接数字采样已渐渐成为现实。提出了一种基于高速ADC对卫星导航信号进行直接数字采样的方案,通过与传统超外差中频采样方案对比分析、仿真论证及实际测试,验证了新方案切实可行,并且能较大程度提升接收机灵敏度等关键技术指标,具有明显的技术优势。     

采样时钟抖动对伪码测距精度的影响

在皮卫星的伪码再生测距中,大量采用数字信号处理技术.而皮卫星体积小、功耗低特点决定只能采用较低指标的晶振源和简化的处理电路,两者带来的A/D采样时钟抖动会影响伪码跟踪环的跟踪性能,进而降低测距精度.分析了A/D采样时钟抖动在伪码测距处理过程中的噪声模型,并对码跟踪环的跟踪性能的影响进行了分析,仿真结果显示A/D采样时钟抖动、采样位数和中频共同作用影响伪码测距精度.     

基于FPGA的任意时延伪码序列产生方法

在直扩信号接收机中,为了提高码跟踪环的相位跟踪精度,提出一种基于FPCA的新型伪码序列产生方法,生成不同时序关系的高精度伪码序列.该方法采用类似NCO的原理,以相位累加的方式控制伪码存储表输出伪码序列,并通过改变初始相位的设置产生不同延时的伪码序列,以满足伪码跟踪算法对伪码序列的时序要求.与现阶段应用的基于移位寄存器的伪码序列产生方法相比,本方法可以产生任意时延的伪码序列,降低了对采样率的要求,精确性高、复杂度低、易于扩展.文中给出了该方法的实现框图、资源分析,仿真结果验证了方法的有效性.     

极低信噪比下的一种扩频伪码捕获算法研究

本文针对新型的卫星用接收机伪码捕获的性能指标要求，设计了一种基于中频直接采样数字化的伪码捕获算法。实验证明，这种捕获算法易于采用可编程门阵列和数字信号处理器相结合的方式实现，可以在极低的信噪比下实现扩频PN码的快速捕获。     

基于多阵元的室内导航伪卫星系统设计

针对伪卫星定位过程中的时钟同步以及整周模糊度求解问题提出了一种基于天线阵列的同源四阵元伪卫星系统。系统采用固定导航电文参数设计的伪卫星脉冲信号体制,实现了伪卫星信号与卫星信号在商用接收机端的兼容,为伪卫星室内定位的推广与普及提供了基础。同时提出一种应用于该伪卫星系统的载波相位单差定位方法,由于其采用同源时钟,不存在信号间时钟偏差问题,仅需利用载波相位单差消除伪卫星与接收机间的钟差,即可建立载波相位单差方程实现定位解算,减低了算法复杂度。最后搭建伪卫星平台,实现了伪卫星信号的生成与接收,并对伪卫星的信号质量以及接收机端观测数据进行了分析,验证了该伪卫星系统信号设计及定位方法的可行性,对实际工程应用具有一定的借鉴意义。     

北斗/惯导组合导航中伪码跟踪技术研究

现代北斗卫星通信接收机中,单纯的伪码跟踪环已无法满足高动态、强干扰环境下的伪码同步。组合导航已成为一种发展方向,且在高动态、强干扰的环境下,传统的组合方式也无法使伪码跟踪环的性能达到最优。采用伪码跟踪环与惯导相互反馈的超紧组合方式,解决了伪码跟踪环中跟踪精度与动态性能之间的矛盾,提高了组合导航系统的稳定性。同时又在伪码跟踪环的内部增加了积分控制信号,仿真结果表明,组合方式设计增强了伪码跟踪环的环境适应能力,提高了伪码跟踪环的工作性能。     

有限精度的协方差上界控制问题

研究一个采用定点算法的同步采样有限精度数字控制器的协方差上界控制问题, 并把这个有限精度协方差上界控制器设计问题简化为解一组矩阵不等式, 使闭环系统是渐近稳定的.     

共位卫星相对距离测量技术研究

为完成共位卫星的自主导航任务,需要获得多目标之间实时、高精度的相对距离,并进行数据交互。介绍了伪码测距的原理,提出以双向微波链路为基础,运用扩频技术进行同步轨道共位卫星精密相对距离测量。分析了伪码跟踪环路、钟差变化及其它因素对相对测距的影响,并给出了模拟实验研究结果,得出相对测距误差可小于30cm的结论。     

直接序列扩频系统中的一种新PN码跟踪环

提出一种新颖的全数字PN码跟踪．该跟踪环采用符号判决电路和数字序贯滤波器取代经典的环路滤波器来提高衰落环境下的跟踪性能。通过将定时调整过程等效为一时间离散变量离散的齐次马尔可夫链．导出了瑞利衰落下该环路定时误差的稳态概率分布．并对该结果进行了计算机仿真验证。     

高斯干扰下GNSS信号码跟踪精度分析

码跟踪精度是导航系统兼容互操作评估的重要参数。为定量分析高斯干扰下GNSS信号的码跟踪精度,从常见的高斯干扰信号出发,针对CELP,NELP及DP环路模型,基于MATLAB软件对GNSS信号的码跟踪精度进行仿真分析,并给出了NELP及DP环路的CT-SSC表达式,同时对环路模型的CT-SSC及Cramer-Rao下界进行分析。仿真结果表明:在相同条件下,GNSS信号的码跟踪误差受高斯窄带干扰及宽带干扰比较明显,而在一定信干比范围内,受高斯匹配谱干扰和带限白干扰比较稳定;在DP环路下,GNSS信号的CT-SSC三维曲面较CELP及NELP显得“平滑”,相应的跟踪性能也最好。对GNSS信号的码跟踪性能进行分析,有助于给GNSS系统的兼容与互操作评估及现代GNSS接收机的设计提供重要参考;给出的NELP及DP的码CT-SSC表达式,可作为与CELP的CT-SSC进行并行分析的参照依据。     

一种高精度数据采集系统的电路设计

变压器的空载试验中，由于功率因数低，空载电流不是正弦信号，高精度测量其有功功率具有一定的难度。在此应用背景下，对低功率因数含有工频正弦电压波形和工频畸变电流波形的有功功率测量进行了研究，介绍了数据采集系统的电路设计。采用同步采样和准同步采样相结合的双AD通道结构，以AD1674作为模数转换器，使用锁相环作为同步环节。开发出用于PC机的数据采集卡和相应的外围电路，此装置能够满足变压器空载试验的精度要求，已在实际测量系统中使用。     

Blind estimation of the PN sequence in lower SNR DS-SS signals with residual carrier

This paper presents a method of singular value decomposition (SVD) plus digital phase lock loop (DPLL) to solve the difficult problem of blind pseudo-noise (PN) sequence estimation in low signal to noise ratios (SNR) direct sequence spread spectrum (DS-SS, DS) signals with residual carrier. Of course, the method needs to know the parameters of DS signal, such as the period and code rate of PN sequence. Firstly, the received signal is sampled and divided into non-overlapping signal vectors according to a temporal window, whose duration is two periods of PN sequence. Then, an autocorrelation matrix is computed and accumulated by the signal vectors one by one. The PN sequence with residual carrier can be estimated by the principal eigenvector of this autocorrelation matrix. Furthermore, a DPLL is used to deal with the estimated PN sequence with residual carrier, it estimates and tracks the residual carrier, removes the residual carrier in the end. Theory analysis and computer simulation results show that this method can effectively realize the PN sequence estimation from the input DS signals with residual carrier in lower SNR.     

有源电力滤波器数字控制系统设计与数字锁相算法实现

给出以DSP芯片TMS320F2812和AD7656芯片为主来建立有源电力滤波器数字控制系统的方案,提出基于三角函数正交性和DSP实现的APF锁相算法,给出算法的原理框图,该算法具有精度高、抗干扰能力强的特点。给出锁相和APF补偿的实验结果,谐波和无功电流成分经过APF补偿后得到了很好的补偿。实验验证本文算法的正确性和本文数字控制系统的方案的可行性。     

基于DSP的伺服系统电流环的分析与设计

分析了影响同步电动机矢量控制电流控制环动态特性的主要因素，指出同步电动机反电动势是其中最重要的干扰因素，针对通常采用的PI（比例－积分）电流调节器因工作频带的限制无法在较高转速时抑制反电动势的影响，提出了前馈补偿和变电流环增益的设计方法，并应用于基本数字信号处理器的矢量控制系统，给出了系统结构及软硬件设计方案，实验结果表明，该系统软件简单，控制精度高，动态性能良好。     

一种用于无人机测控系统的DS-BPSK调制的实现

阐述了直扩BPSK调制原理,给出了调制模型,论述了基于FPGA和直接数字频率合成技术的DS-BPSK调制器的设计与电路实现;根据伪码的产生原理,给出了在FPGA中实现平衡Gold码的方法及时序仿真;针对调制器的测试结果,提出了提高频谱纯度的高斯滤波器的优化设计方法,实现了对上行信号的DS-BPSK调制;通过无人机测控系统的搭载实验与应用证明:该调制器不仅实现了遥控数据的扩频功能,而且解决了无人机数据链中上行数据加密和抗干扰问题,扩大了无人机无线电的控制距离。