GPS L1频点授权信号质量评估

GNSS信号的空间信号(SIS)质量直接影响用户的定位、测试和授时(Positioning, Velocity and Timing, PVT)服务精度,但由于授权信号保密等原因,授权信号的伪码序列未知,卫星导航系统授权信号质量评估存在一定的困难性。该文主要分析GPS BIIF-5卫星L1频点的相干自适应副载波调制(CASM)信号,利用匹配滤波理论恢复出采集数据中的P(Y)码和M码两个授权信号分量的伪码符号,采用极大似然估计结合信号分布特点准确求解出各信号分量之间的功率分配。重点分析P(Y)码和M码信号相关性能,包含相关曲线、相关损失和S曲线过零点偏差(S-Curve bias),定量地评估了授权信号的空间信号质量。提出完整的基于GPS L1频点授权信号质量评估方法,研究成果可作为其他卫星导航系统授权信号质量评估的参考。     

一种改善 GNSS 弱信号捕获性能的伪码优化设计

强多址干扰下的弱信号捕获是高灵敏度GNSS接收机比较常见又难以解决的问题。本文提出一种非等长的伪码设计方法,通过使各路导航信号调制伪码码长互质,从时域上降低了伪码的互相关值,从频域上降低了目标信号和干扰信号的谱分离系数。理论分析和仿真表明,基于非等长的伪码优化方法,能够改善强多址干扰环境中弱信号的捕获性能。     

伪噪声码承载卫星导航电文的潜行器──GNSS卫星的运行轨道之二

GNSS卫星向广大用户发送的导航定位信号,也是一种已调波,但有别于常用的无线电广播电台发送的调幅调频信号,它是利用伪随机噪声码承载卫星导航电文的一种数字调相信号。本文主要论述伪随机噪声码在GNSS卫星导航应用中的相关理论及其应用问题。     

北斗卫星导航系统B1信号伪距偏差问题研究

目前各大卫星导航系统均存在伪距偏差问题,该现象不但不能通过差分的方式进行抵消,在进行双频电离层误差修正时还会被进一步放大,对卫星导航系统服务精度的提高已构成严重危害。然而目前国内对北斗系统伪距偏差产生机理研究甚少,为了最大程度降低伪距偏差对我国北斗卫星导航系统影响,该文首先深入并详细研究了伪距偏差产生机理及特点,在此基础上设计了试验验证方案,利用国内昊平观测站40 m大口径天线,准确测试并评估了所有北斗卫星导航系统(BDS)在轨可视卫星伪距偏差结果。最后根据试验测试结果,提出针对北斗卫星导航系统的接收机主要参数设置建议,从而能够最大程度上减小伪距偏差问题带来的测距误差和定位误差。该文的研究成果可为GNSS信号设计及实现、GNSS监测评估及用户终端参数设置提供有价值的参考依据。     

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...     

一种混沌跳频伪卫星导航系统研究

针对传统卫星导航系统导航信号开放式的收发方式,信号容易受到干扰,提出了一种混沌跳频伪卫星导航系统。该系统利用 Logistic 混沌映射序列作为导航信号扩频码,利用构造的组合混沌映射产生跳频序列控制导航信号发射频率的跳变,通过布设的伪卫星发射导航信号。 本文所提系统不仅可以作为卫星导航系统的增强,还可以在电磁干扰环境下独立工作,为区域内用户提供安全、可靠的导航定位服务。仿真研究证明了其有效性。     

利用FFT实现长码的直接捕获

在卫星导航系统中,普遍采用了长码扩频信号。长码扩频信号具有很强的抗干扰和保密能力,实现长码的快速直接捕获对于导航系统的军事应用和发展卫星定位系统具有重要意义。利用FFT计算可以使多次的时域伪码相位的循环相关处理转换为频域的一批乘法处理,单次计算即可获得一批相关结果,进而可加快长码的搜索和捕获速度。通过对多种基于FFT的方法进行比较,提出了适于工程应用的实现方式,并利用实际工作环境对设计进行了实际验证,结果表明该处理方法能够实现预期的目的,可以满足工程需要。     

基于捕获结果的GNSS欺骗式干扰检测

GNSS欺骗式干扰是卫星导航系统的一大威胁。对于转发式欺骗干扰,由于目标接收机并不知道所受干扰的具体参数,现有的单一欺骗检测方法不能检测所有欺骗干扰,本文提出一种在捕获阶段检测欺骗干扰的组合算法。首先利用联合信干噪比和多峰检测方法进行检测。如果捕获峰值超过给定阈值,则有欺骗干扰信号存在;若未超过给定阈值但有两个峰值,则利用提出的码相位差一致性方法进行检测,该方法避免了多径信号对检测性能的影响;当只有一个未超过给定阈值的峰值时,可能存在真实信号和欺骗干扰信号重叠,此时通过改进的相关函数宽度阈值方法进一步检测。当有两个相关峰时,随着欺骗干扰信号总功率变小,检测概率越来越高,表明了码相位差一致性方法的有效性;当有一个相关峰时,对于不同小时延下的转发式欺骗干扰信号,检测概率较高,表明了改进的相关函数宽度阈值方法的有效性。      

测距码是卫星导航的顶梁柱——GNSS导航信号的收发问题之三

在GNSS导航信号的应用中．伪随机噪声码．担负着承载卫星导航电文和测量站星距离等作用。GPS／GLONASS／Galileo／北斗卫星都采用伪随机噪声码做测距信号,人们习惯将它们所用的伪随机噪声码称为测距码。本文以GPS卫星所用的测距码为例,论述了它们的生成及其有关问题,进而给出了用我们自行研制的软硬件生成的32颗GPS卫星C／A码起始25码元列表和一个1023个码元的c／A码实例．供读者做相关研究参考,也为较深入了解北斗卫星导航信号提供参考。     

GNSS卫星信号模拟器码和载波NCO研究与实现

NCO是卫星信号模拟器中频信号处理的关键部分。介绍了GNSS卫星信号模拟器码NCO和载波NCO的原理及作用,建立DDS模型,确定基本参数并根据参数设计了码NCO和载波NCO基本结构。给出了码NCO和载波NCO的实现过程,利用verilog在Xilinx’ISE11.2和modelsim6.5中完成载波NCO和码NCO的设计和仿真,在FPGA中进行了实现,并给出仿真波形和信号频谱图。本码NCO和载波NCO模块已应用于某型GNSS模拟器样机,通过程序仿真与样机测试,证明本码NCO和载波NCO模块性能满足GNSS卫星信号模拟器系统需求。     

基于前向搜索的GNSS长距多径信号判别技术

卫星导航接收机中的多径信号,尤其是长距多径信号会造成伪码的错误捕获与跟踪,带来很大的伪距测量误差,甚至定位失效。针对这一问题,利用卫星导航系统中独有的直达信号相对于多径信号具有最超前码相位的特性,在导航信号捕获跟踪之后,继续通过相关峰前向搜索的方法来判别直达信号与多径信号,在剔除多径分量之后获得准确的伪距测量值。在此基础上讨论了长距多径信号的搜索区间,给出了新的接收机处理架构,从而为卫星导航中长距多径信号的去除与精确定位的实施提供了重要参考。     

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。     

BOC调制打通共用载频的坦途——GNSS导航信号的收发问题之一

在着力培育北斗卫星导航国内民用市场之际．研发高精度、广用途、价格适度的GNSS导航信号接收机已成为当务之急。为此．我们需要深入了解GNSS导航信号所涉及的多学科知识．破解GNSS导航信号接收机研制难题。本讲座拟对此做一些解题探索．而对GNSS导航信号共用载波频率、所用伪随机噪声码特性、GNSS卫星所用的测距码多样性及其跟踪测量．卫星导航电文及其编码纠错法．GNSS导航信号接收天线的适应性,以及GNSS导航信号接收机的研制难点及其对策分别予以较深入的论述。本文主要论述BOC调制的作用与影响。     

一种顾及系统间偏差的GNSS差分定位研究

伪距差分定位由于其终端价格低廉,算法简单,不需要初始化模糊度,精度较高等特点在实时导航定位中应用较为普遍。随着北斗、伽利略等全球卫星导航系统的发展,多模组合将会提高导航定位的精度、可靠性及可用性。然而现有的多模组合方法大都是系统内的简单组合, 研究不同卫星导航系统的系统间偏差有利于减少多模定位模型的未知参数,提高不同系统的互操作性及组合定位的性能。本文主要针对 GPS/GLO/BDS/GAL 研究了差分 GNSS 定位的系统间偏差 (inter-system bias, ISB),分析了以 GPS 为参考系统的差分定位所需的 ISB 特性以及引入先验 ISB 后的差分 GNSS 定位效果。实验结果表明差分 ISB 日变化稳定性优于 2cm,差分 ISB 与码的频率及接收机类型密切相关,引入先验 ISB 后,对于城市峡谷等复杂环境下的导航定位,其可用性及精度明显提高。     

卫星导航系统接收机原理与设计——之六

4.5.2数字信号检测Signal Detection上文假设接收机已经获取当前导航信号伪码延迟和多普勒频移参数对的预估值,因此,接收机可以利用当前估计的伪码延迟和多普勒频移参数对产生本地复制码。但是,GNSS接收机基带数字信号处理通道首次建立初始状态时,接收机并不能预估出导航信号的参数对(伪码延迟和多普勒频移),因此数字信号处理通道需要搜索可见范围内的所有的卫星(信号),即所谓的“冷启动”。接收机利用信号处理通道中的捕获模块     

一种惯性/卫星容错组合导航系统设计

在高动态情况或城市峡谷中,GNSS卫星接收机容易丢星失锁,在信号干扰的情况下,GNSS卫星接收机会失效。针对上述情况,设计了一种惯性/卫星容错组合导航系统,详细介绍了惯性/卫星容错组合导航系统的设计方案,具体介绍了惯性/卫星组合导航系统可能出现的异常组合,针对不同的异常情况给出了相应的处理策略。该容错组合导航系统在GNSS卫星接收机异常的情况下可以提高组合导航系统的精度和可靠性。设计了仿真试验和跑车试验对该惯性/卫星容错组合导航系统进行验证,取得了较好的效果。     

多模GNSS双天线旋转初始定向方法

根据全球导航卫星系统(GNSS)载波相位伪距观测方程,给出了多模GNSS双天线基线向量旋转的载波相位的双差方程。运用旋转过程中双天线载波相位信息,得到多模GNSS双天线载波相位整周模糊度的双差值。通过GNSS卫星星历数据和GNSS双天线所在位置,计算出卫星到GNSS接收机天线的单位向量。使用GNSS双天线基线向量旋转的载波相位双差方程和坐标变换,计算得到GNSS双天线基线向量的航向角。经多模GNSS双天线旋转试验验证,用此算法确定的航向角精度比商用软件输出值高,且定向速度快。     

基于矩阵构造的伪码测距时标偏差标定方法

描述了卫星导航系统站间时间同步和伪距时标偏差的基本原理,分析比较了伪距时标偏差对站间时间同步的影响,并给出具体的实验数据。针对卫星导航系统测距设备存在伪码测距时标偏差的问题,提出了一种新的基于矩阵构造的伪距时标偏差的标定技术,设计了具体的有线测试环境,并给出实验结果,分析了伪码测距时刻标定误差的主要来源。将此方法用于站间双向时间同步计算中,能有效地评估测距设备的伪码测距时刻的准确性,取得了很好的效果。     

一种基于卫星导航信号载噪比的GNSS干扰查找方法

针对近年来多发的GNSS系统信号受干扰和现有设备性能与手段较难满足此类干扰查找需求的情况,本文简述了GNSS接收系统工作原理,并通过对GNSS干扰信号的分类和特点进行分析,提出了一种基于卫星导航信号载噪比的干扰分析查找方法。     

一种针对用户GNSS时钟的转发式欺骗方法

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)转发式欺骗干扰具有系统搭建容易、干扰实施方便、成本低等优点,目前已成为一种重要的GNSS欺骗方式。针对多峰值抗转发欺骗干扰检测算法,提出一种针对目标接收机GNSS时钟的转发式欺骗干扰方法。相比于传统转发式欺骗的各通道卫星信号时延一致的特点,该方法根据待欺骗接收机和转发式欺骗源的位置计算各卫星通道转发时延,使待欺骗目标接收到的GNSS欺骗信号的时延为伪码周期整数倍,并随时间自适应动态调整转发时延,使得欺骗检测失效,进一步欺骗静态目标接收机的GNSS时钟。模拟实验和仿真实验验证了该转发式欺骗方法的有效性。