基于SR-UKF的高动态GPS信号参数估计

高动态环境下,全球定位系统（GPS）信号具有较强的非线性特性,为了更好地对高动态条件下的GPS信号载波进行跟踪,提出了一种基于平方根UKF（SR-UKF）算法的高动态GPS信号参数估计方法。分析了高动态环境下GPS信号载波相位模型,运用SR-UKF算法对高动态GPS信号的载波相位及其前三阶导数进行估计。仿真对比了SR-UKF、不敏卡尔曼滤波（UKF,Unscented Kalman Filter）和扩展卡尔曼滤波（EKF）载波跟踪算法的性能。仿真结果表明,SR-UKF的估计精度要好于EKF,与UKF基本一致,验证了该算法的可靠性和有效性。     

一种GPS信号的快速捕获方法

提出了一种全球定位系统(GPS)信号捕获原理,详细介绍了基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)结合非相干累积的GPS信号捕获方法。描述了基于可编程门阵列器件(FPGA)的通过数字正交下变频、本地载波产生、部分匹配滤波、FFT分析、非相干累积和信噪比估计的具体实现过程。以实际GPS信号为例进行仿真,结果表明此方法可以满足高动态低信噪比环境下GPS信号快速捕获需求。     

基于LFM模型的高动态弱GPS信号载波捕获

根据极大似然估计理论,通过载波频率和频率变化率分段对消、快速傅里叶变换(FFT)结果选大估计载波频率和频率变化率,实现载波信号捕获,建立了高动态全球定位系统(GPS)载波的线性调频(LFM)信号模型,并给出了算法的具体实现。详细分析了该算法中检测统计量的分布特性,推导了恒虚警准则下的检测门限,并讨论了其中关键参数的设计。仿真结果表明,该算法可以实现对18 dBHz的GPS高动态信号的载波捕获。     

高动态下GPS信号的捕获和跟踪技术研究

为检测高动态GPS信号,需要设计码环及载波环的捕获和跟踪数字系统。如何快速捕获信号,并进行精确跟踪,是问题的关键。针对高动态环境下GPS信号的捕获和跟踪问题,分析了高动态环境对GPS信号的影响,提出了FFT码快速捕获算法,以及二阶FLL与三阶PLL混合载波跟踪方案,并对码环和载波环的结构和参数的设计方法进行了说明。仿真结果和分析表明该方案能在高动态环境下实现信号的快速捕获,且能较好地满足接收机动态性能和跟踪精度的要求。     

接收机

0623323卫星导航接收机信噪比分析[刊,中]/高玉龙//电讯技术．—2006,46(3)．—106-109(G)用噪声温度的概念给出了卫星导航接收机射频前端的噪声,分析A/D转换器和码环不同步带来的噪声。根据上述结论设计的卫星接收机的各项技术指标都达到了先进水平,验证了本文的合理性和正确性。参4 0623324高动态GPS信号模糊函数估计器及其CRB研究[刊,中]/吕艳梅//装备指挥技术学院学报．—2006,17 (3)．—67-72(C)提出了一种新的适用于高动态环境GPS信号捕获跟踪的参数估计方法——模糊函数方法。在假定高信噪比的条件下,推导了模糊函数估计器的估计方差以及Cramer-Rao界(Cramer-rao bounds,CRB)；通过模拟仿真,得出了采用模糊函数算法对高动态环境GPS信号的时延和多普勒频移进行联合估计是渐近无偏和渐近有效的结论。参4     

分层Duffing振子检测高动态GPS信号的捕获算法

高动态下,即当加速度、加加速度很大时,GPS的信号捕获在相干累计时间内会存在较大偏差,使得定位很不准确。因此,必须考虑累积时间与多普勒补偿的均衡。针对这一因素,采用了多普勒估计与补偿技术对GPS信号进行捕获。但若没有INS信息,或者INS出现故障时,由于Duffing混沌振子对噪声有较大抑制作用,同时对周期微弱信号非常敏感的特点,提出一种新的采用Duffing混沌振子进行GPS高动态下的信号检测方案。最后对高动态下GPS信号的捕获进行了仿真,结果表明,该方法可以很好地实现高动态GPS信号的快速精确捕获。     

GPS定位技术在航天器高动态导航中的应用问题研究

本文着重讲述了 GPS 系统在航天器动态导航中的应用问题，分析了航天器高动态环境下对 GPS 信号的捕获和跟踪所带来的影响。提出了 FFT 码快速捕获算法，以及二阶 FLL 与三阶 PLL 混合载波跟踪方案，并对码环和载波环的结构和参数的设计方法进行了说明。仿真结果和分析表明该方案能在航天器高动态环境下实现信号的快速捕获，且能较好地满足接收机动态性能和跟踪精度的要求。     

高动态GPS接收机跟踪环路设计与实现

为了解决高动态环境下GPS信号跟踪问题,讨论了跟踪环路类型和参数的选择策略,给出了一组适合高动态应用的环路参数,分析了基于开环频率估计和2阶FLL(Frequency Lock Loop)辅助3阶PLL(Phase Lock Loop)的高动态环境下快速的捕获转跟踪方法,给出了在由FPGA和DSP组成的硬件平台上的具体实现,利用GPS信号模拟器对所设计的跟踪环路的动态性能进行了验证。测试结果表明所设计的高动态跟踪环路能够承受60g视距动态应力。     

基于PMF-FFT的高精度伪码捕获算法

针对低信噪比、高动态环境下传统的伪码捕获算法捕获概率较低的问题,提出一种高精度的时频联合两轮频偏校正捕获算法.算法以两级PMF-FFT(Partial Match Filter-Fast Fourier Transform)捕获单元为模型,在不增加FFT点数的前提下对第一级增加差分相干累积模块提高信噪比,并运用时频联合频偏估计分别对信号进行两轮频偏校正,第二级输入经加窗处理,同时适当增加PMF长度,进一步提高捕获精度.理论分析和仿真结果表明,该算法与传统的PMF-FFT算法相比,有效地提高了多普勒频偏估计精度,且系统在低信噪比、高动态条件下捕获概率得到提升,具有良好的捕获性能.     

基于扩展卡尔曼滤波的高动态多普勒频移估计

精确的频率估计及跟踪是GPS接收机设计的关键问题.在高动态环境下,接收的载波信号会产生较大的多普勒频移,将直接影响C/A码的捕获以及导航电文的解调.在此采用四阶扩展卡尔曼滤波器,对高动态条件下的多普勒频率进行时域估计.这种卡尔曼滤波器收敛性好,估计精度高,计算复杂度较低.仿真结果表明,该算法可得到精准的频率估计,实现频率的精确跟踪,具有实际的使用价值.     

SAW based convolver for GPS signal acquisition module

Aiming at acquiring navigation signal with weak strength at large speed in challenging environment, SAW convolver is employed to implement partial correlation in weak strength and high dynamic GPS signal acquisition. After introducing principle of GPS signal acquisition, difficulty in acquiring GPS signal in special environments, for example indoor, urban street and woods, is analyzed in detail. The suitability of SAW device in acquiring challenging GPS signal is discussed about. A novel GPS receiver structure based on SAW device is proposed. In final, simulation is performed to testify effectiveness of this new structure.     

高动态GPS信号模拟器信号强度问题研究

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。GPS卫星信号模拟器有多种技术要求,其中,模拟器输出信号的强度是研制模拟器所必须解决的一项关键技术。该文通过对GPS信号解调解扩后信噪比分析,导出了模拟器模拟的GPS卫星信号的强度如何客观地反映真实情况。实验结果证明了所提方法的有效性。     

恒虚警GPS信号自适应捕获研究

在GPS信号衰减的环境下,针对信号强度和噪声水平都发生改变的情况,本文提出了将自适应结构应用于GPS接收机.相对于传统的自适应结构而言,本文针对GPS信号的特点,提出了新的GPS信号中噪声水平的估计方法.同时,与GPS接收机不同,传统的自适应结构中对多普勒频移有欠考虑.本文将自适应结构应用于GPS接收机的同时,考虑了可...     

基于FPGA高动态GPS快速捕获协处理器设计实现

高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.由于系统的高动态特性,使GPS信号产生较大的载波多普勒频移和伪码多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关捕获,需要很长的捕获时间;采用传统的全匹配滤波器结构,消耗的硬件资源太大.为提高捕获性能,分析了一种改进的折叠匹配滤波器并采用相干累加和非相干累加相结合的快速捕获方法,对GPS信号进行码相位的并行捕获,详细介绍了基于FPGA的具体实现.     

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.     

高动态GPS中频信号仿真及验证

在研究在高动态条件下GPS软件接收机信号处理算法时,需要对高动态GPS数字中频信号进行仿真。本文在分析GPS数字中频信号数学模型的基础上,针对高动态载体接收的GPS信号深入研究,提出了一种高动态信号仿真方法,详细阐述了信号仿真的步骤,在MATLAB上实现了对GPS数字中频信号的仿真,最后在GPS软件接收机上验证了中频仿真信号。检验结果表明,本文提出的仿真方法可以为研究高动态GPS软件接收机算法提供可靠的信号源。     

基于伪码互相关特性的GPS信号捕获算法

高动态GPS接收机研究的核心是信号的捕获与跟踪算法,在接收机硬件实现时,系统性能与资源消耗直接受捕获算法的影响。结合时域滑动相关法和基于FFT的频域捕获算法各自的优点,提出一种基于伪码互相关特性的快速捕获算法,在不影响系统性能的前提下,既加快了捕获速度,又降低了资源消耗,实现了捕获速度和资源消耗二者的平衡。     

高动态GPS卫星信号模拟器关键技术分析及应用

介绍了高动态GPS卫星信号模拟器的组成,阐述了模拟器的工作原理,给出了在研模拟器的主要技术指标,分析了模拟器研制涉及到的部分关键技术:高动态信号的产生与精度控制、电离层延迟误差模拟、多径信号模拟和差分数据产生,最后列举了高动态GPS卫星信号模拟器的几种应用。     

基于GPS软件接收机平台的弱信号捕获算法研究

为了解决GPS弱信号的捕获问题,以GPS软件接收机为平台,首先建立了消除考虑多普勒频移对码片传输影响的精确GPS信号模型;在此基础上,采用了一种相干/非相干积分相结合的改进型块数据捕获算法实现了对弱信号的有效捕获。该算法综合考虑了非相干积分引起的噪声影响,并提出一种易于工程实现的非相关积分损耗补偿方法。最后,通过一组实测数据,验证了改进的相干/非相干相结合捕获算法,补偿了由于非相关积分带来的积分损耗,能够有效地实现对弱信号的捕获。