全球导航定位系统接收机的跟踪环路带宽设计

为实现全球导航定位系统(GPS)软件接收机对卫星信号灵活稳定的跟踪,采用非相干延迟锁定环和科斯塔斯环来实现伪码跟踪和载波跟踪;选择环路的带宽,利用最优化的设计理念,设计了GPS软件接收机的最优环路带宽,并且根据所估计的信噪比来确定跟踪环路的最优带宽,以达到总的误差最小.采用GPS卫星中频信号采样器采集实际的GPS数据,并通过Visual C及MATLAB进行了仿真实验,结果表明,接收机成功地跟踪上了7路信号,并以通道1中的数据计算出了同相和正交相信号,所设计的搜索和跟踪方法灵活有效,为接收机能够快速地对GPS信号实现捕获和跟踪提供了一定的保障.同时也使得GPS软件接收机对信号处理改用软件来实现,拥有了极大的灵活性.     

高精度信号载频估计算法的FPGA实现

无线电信号载波频率估计通常使用载波跟踪环方法实现,为避免载波跟踪环性能矛盾的不足,本文采用了一种基于相位线性回归的载波频率估计测量方法.首先阐述了此方法采用的信号模型,然后通过最小二乘法建立信号频率的线性拟合方程,并求其闭式解以达到载频估计的目的,最后在XC5VSX95t的FPGA硬件平台上实现实时信号处理系统.实验表明,该算法可靠性高且占用资源少,它能够有效的完成无线电信号的高精度载频估计任务.经测试该系统工作稳定可靠并且已经应用到实际无线电信号载频估计测试之中.     

甚高频信号源的设计

为了给小型信标模拟器提供甚高频载波,利用锁相环(phase loop lock,PLL)频率合成原理,使用集成锁相频率合成器ADF4360-8设计甚高频(ultra high frequency,UHF)信号源,详述了电路的硬件设计,简要介绍了软件设计.实验结果表明,频率误差小于±0.002%,达到了预期的技术指标.     

基于判决反馈环路的QPSK信号载波跟踪技术的研究

现代通信系统中,载波跟踪又称载波同步,是数字通信系统中一个必不可少的单元,是全数字接收机中的一个关键技术,它补偿了信号在传输和调制过程中所造成的频率偏移和相位偏移,是半个世纪以来一直被研究的课题.主要研究利用判决反馈环实现QPSK信号的载波跟踪,给出了整个系统的总体设计和各个模块的功能以及在QUARTUSII上的实现细节.并进行了功能仿真和时序仿真,给出了仿真结果.     

基于自适应卡尔曼滤波的GNSS矢量锁定环路

为了减小卫星信号信噪比变化对全球导航卫星系统(GNSS)接收机当中矢量锁定环路(VLL)的不良影响,使用一种基于新息的自适应卡尔曼滤波方法对其改进,以实现对VLL滤波器观测噪声协方差矩阵的实时调整．使用后处理软件全球定位系统(GPS)接收机处理信号发生器产生的中频数据以对提出的方法进行验证．实验结果表明,相对于传统标量环路(SLL),基于自适应卡尔曼滤波的VLL可以在信噪比降低甚至可见卫星数目不足的环境下工作,其载波频率跟踪精度及导航定位解精度均优于固定参数矢量环路和传统标量环路．     

星间激光干涉仪中频载波跟踪技术研究

针对星间激光干涉测距系统高动态载波跟踪的需求,提出了一种基于锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的载波跟踪算法,采用改进后的叉积自动频率跟踪环(CPAFC)进行频率牵引,采用科斯塔斯环对载波相位进行高精度跟踪,有效解决了高动态条件下环路跟踪精度和动态适应性能之间的矛盾。基于simulink搭建了模块化仿真系统,对载波环路的性能进行了仿真,结果表明该跟踪环路能够适应±6 kHz/s的环路动态,可用于星间激光干涉仪高动态载波信号的稳定跟踪。     

三阶卡尔曼滤波数字锁频环设计及性能分析

提出了一种基于三维卡尔曼滤波的三阶数字锁频环设计方法,并将该锁频环用于高动态GPS信号的载波跟踪。推导了卡尔曼滤波与数字锁频环之间的等效关系,给出了基于该方法设计的锁频环的等效噪声带宽闭式解,分析了环路的暂态性能和稳态性能。以暂态带宽和均方根频率跟踪误差为性能指标,对基于该方法设计的锁频环和固定增益的数字锁频环进行了仿真对比。结果表明,在具有相同稳态带宽的情况下,两种环路具有可比拟的动态和静态跟踪误差,但基于该方法设计的环路具有较高的初始捕获带宽,环路收敛时间大大降低。     

基于复子载波信号无模糊跟踪的组合环路设计

复子载波信号是指采用方波复指数函数作为子载波调制的BOC信号,目前已经被广泛应用于全球卫星导航系统。复子载波信号的自相关函数存在多个相关值,在信号同步时会产生信号误捕和跟踪到旁峰的问题。为此,提出了一种适用于复子载波信号的组合跟踪环结构,其中主环采用常规的BPSK-like算法实现信号的初始同步,辅助环分别采用双重估计跟踪算法和旁峰消除算法,与主环共同完成高精度跟踪。首先给出双重估计跟踪算法和旁峰消除算法在此组合环结构下的实现。然后利用仿真数据从跟踪精度和抗多径能力两方面对辅助跟踪环的性能进行分析,并利用实测数据对此环路结构的实用性进行检验。仿真和实测数据跟踪结果表明,提出的辅助组合跟踪结构切实可行并具有较好的抗噪声和抗多径性能。     

GPS考虑副瓣的多径跟踪误差研究

研究了在考虑副瓣情况下的GPS多径码相跟踪误差和载波相位跟踪误差以及不同早减迟间距的影响。基于非相关早减迟延时锁定环和反正切载波跟踪环,得出了由一般形式的误差解析表达式导出的码相和载波相位跟踪误差曲线。计算机仿真表明:在不同段中,跟踪误差包络内部曲线形式是不同的;C/A码自相关副瓣对较长时间相对多径延时的码相和载波相位跟踪误差有影响;采用窄相关器不仅可以减小码相位跟踪误差,也可以减小载波相位跟踪误差。     

扩展卡尔曼滤波估计载波参数的算法研究

提出了一种在接收信号幅度未知的情况下进行载波参数估计的扩展卡尔曼滤波算法,该算法把信号幅度及伪码自相关的乘积作为一个独立变量和载波相位、频率一起组成状态向量进行扩展卡尔曼滤波。理论分析表明该算法本质上是具有可变增益的幅度锁定环和相位锁定环的联合估计,并给出了稳态时环路闭环传输函数和等效噪声带宽的解析表达式。仿真结果表明该算法在高低信噪比下,均具有较高的估计精度和较快的收敛速度。     

全球导航卫星系统矢量载波环的设计与分析

为了减弱在传统跟踪算法中不良通道或者解算错误带来的影响,提出自适应载波跟踪算法.算法的基本思想是通过矢量环辅助标量环而不是完全替代标量环实现信号的跟踪.它在每个跟踪通道里添加一个卡尔曼滤波器,该滤波器利用当前鉴频器输出的频率残差与导航处理器反馈的载波频率进行环路更新;根据两者的方差,自动调节通道滤波器的增益因子,保持更加准确的载波估计频率.不同于传统矢量跟踪算法必须在完成导航解算后才更新跟踪环路,改进算法运行在每个跟踪通道上并根据环路积分间隔更新跟踪环路,因此可以在低解算速率的要求下跟踪更大的动态范围.改进算法结合了矢量与标量环路两者的优势,具有矩阵小和数据处理简单的特点.仿真结果表明,该算法较传统算法提高了信号跟踪的准确性和鲁棒性.     

甚高频信号源的设计

为了给小型信标模拟器提供甚高频载波,利用锁相环（phase loop lock,PLL）频率合成原理,使用集成锁相频率合成器ADF4360-8设计甚高频（ultra high frequency,UHF）信号源,详述了电路的硬件设计,简要介绍了软件设计。实验结果表明,频率误差小于±0.002%,达到了预期的技术指标。     

GPS精频捕获算法的实现

为了提高GPS软件接收机信号捕获的载波频率分辨率。在基于FFT的快速并行码捕获算法中．利用输入信号在短时间内两个不同时刻的相位差来获取更高的频率分辨率。实验结果表明,该算法在不增加捕获时间的基础上确实提高了载波频率分辨率,捕获快速准确,为后续信号的跟踪环节提供了有利条件。     

动态和噪声环境下伪码和载波联合测距算法研究

在分析伪码和载波跟踪环性能的基础上,给出了跟踪环路的最优带宽.根据实时估计的信噪比动态的更新环路带宽,减小噪声带来的跟踪误差.针对载体的动态性利用AFC算法快速得到多普勒频率,并利用载波辅助伪码跟踪环路,可以在较窄的环路带宽下跟踪高动态的扩频信号,从而可以很好地抑制宽带噪声,提高跟踪精度.理论分析和仿真表明,该方法能有效改善环路的动态性能和跟踪精度,满足系统要求.     

基于BOC调制技术的高动态GPS接收机研究

概括介绍了低动态下GPS接收机信号同步处理方法,针对二进制偏移载波(BOC)调制技术的特点,采用时域和频域相结合的同步处理方法,给出了能适应高动态环境下的接收机同步处理方案.以BOC(10,5)为例完成了在高动态环境下的信号捕获处理过程和信号跟踪处理过程,证明了接收机的稳定性和实用性,并为高动态接收机的深入研究提供基础.     

GPS信号码跟踪环算法研究

对GPS卫星信号传统码跟踪环的跟踪性能和计算量进行了分析,为了提高码跟踪环的计算效率,降低计算量,对非相干型码延迟锁定环进行了研究;以点积功率鉴别器为出发点,对延迟锁定环的环路结构进行了重构,提出了一种改进的环路算法,并对传统环路和改进环路的算法复杂度和硬件成本进行了比较分析.改进环路在不损失跟踪特性的前提下,不仅降低了硬件的实现成本、资源的消耗和计算量,而且提高了计算效率;实验结果表明此改进环路是可行的.对于其他导航系统的接收机来说,此方法也具有一定的适用性.     

基于信号合成的QAM联合载波相位跟踪算法

针对低信噪比下QAM信号的载波相位跟踪问题,提出一种基于信号合成的联合载波相位跟踪算法。该算法采用判决引导载波恢复环结构,在各路信号分别进行相位捕获后,进行最大比合成与联合相位跟踪。理论分析与仿真结果表明,该算法通过信号合成,有效提高信号质量,降低误码率;利用合成符号进行联合相位跟踪,大大降低了低信噪比下相位估计误差。该联合载波相位跟踪算法在解调符号端合成,复杂度低,易于实现。     

基于TDDM调制信号载波跟踪环路仿真

在对TDDM调制信号分析的基础上,对TDDM调制信号的载波跟踪方法进行了深入研究．对常用的科斯塔斯环和平方环进行了分析,并针对TDDM调制信号的特点,对原有的锁相环进行改进,把TDDM调制信号分成两路进入锁相环,选择无数据载波进行跟踪．在Matlab环境下对三种跟踪方法进行了仿真．仿真结果表明,在对TDDM调制信号进行跟踪时,改进的锁相环比其他两种跟踪环具有更精确的跟踪效果．     

High-FM-linearity wideband chirp generator

An S-band wideband chirp generator using specially designed fast lock phase lock loop (FL-PLL) was demonstrated.To realize high linearity,structure of direct digital synthesizer (DDS) plus FL-PLL was u...     

MIMU辅助旋转弹丸GPS接收机跟踪环路设计

在GPS导航定位系统中,多普勒频移直接影响接收机的跟踪性能.为了克服多普勒频移的影响,对高速旋转的弹载单天线GPS接收机跟踪环路进行了研究.分析了弹丸旋转产生的复杂多普勒频移的影响因素,给出了多普勒频移的数学模型,提出采用MIMU估计多普勒频移的方法设计二阶载波跟踪环路,建立了环路的模型,并对环路的跟踪性能进行了MATLAB仿真.结果表明:MIMU辅助的跟踪环路与无辅助的跟踪环路比较,带宽窄,能有效地抑制噪声干扰,较好地实现了对旋转信号的跟踪.