高动态环境下GPS信号处理与分析

为了研究如何消除高动态环境下多普勒频移对GPS信号的影响,首先根据多普勒频移,中频信号频率,载噪比等参数建立高动态GPS中频信号数学模型,得出一个高动态中频信号.然后,根据模拟的中频信号,分析载体的高动态运动对捕获和跟踪造成的影响,结合跟踪环的工作原理和数学模型,设计一个环路噪声带宽随多普勒频移可变化的跟踪环路,得到了...     

导航信号载波跟踪环路的研究

针对动态环境下的GPS导航信号,研究了载波跟踪环路的设计.三阶锁相环能准确无误的跟踪频率斜升激励,环路参数较多,在噪声性能优化上拥有更广的自由度,采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的载波跟踪环路,并给出了环路参数的设计方案,分析了环路参数对环路测量误差的影响.     

基于GPS同步技术的电力动态监测系统的设计

设计了一种基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置,用于广域测量系统(WAMS),实现对电力系统关键相量的实时监控。采用基于GPS同步时钟和数字信号处理器(DSP)实现的PMU利用DSP的输入捕获功能,在进行捕获GPS的PPS信号的方法的同时,也对捕获采样信号的频率进行跟踪。采用过零点采样与傅里叶算法相结合,进行信号采样和数据的处理,避免了因频率变化而引起数据误差,提高了PMU的采集精度及抗干扰性。     

一种基于DDS技术的Galileo接收机设计

针对新一代卫星导航系统-Galileo系统,提出了一种应用数字无线电（Digital Radio）技术和直接数字综合（Direct Digital Synthesis,DDS）技术的Galileo用户接收机原理架构。详细阐述了射频前端模块设计和基带信号处理模块设计,给出了射频／中频链路的频点规划、A／D采样方法,基带处理模块的信号捕获、伪码跟踪及载波跟踪算法;并采用结构仿真对系统架构和信号的捕获与跟踪算法进行了严格的仿真验证。仿真系统实现了E5波段Galileo信号的初始捕获,并成功跟踪了200Hz／s的多普勒一次变化和1000Hz／s^2的多普勒二次变化。     

窄带干扰对导航信号等效载噪比影响分析

等效载噪比是衡量导航信号捕获阈值确定、跟踪环路设计及理论定位精度计算等的重要参数,为了分析窄带干扰对导航信号等效载噪比的影响,在建立导航接收系统模型的基础上,对几种窄带干扰样式对等效载噪比的影响进行了数学仿真,仿真结果表明,等效载噪比与导航信号、干扰的功率以及导航信号调制样式等因素有关。     

基于卡尔曼滤波的北斗接收机高灵敏度跟踪算法研究

为了提升载波跟踪环路滤除噪声干扰的能力,引入一种作为可靠最优估计方法的卡尔曼滤波估计算法,用于解决高动态或弱信号环境载波跟踪环路难以稳定工作的问题.首先分析噪声对跟踪环路产生的影响,讨论采用卡尔曼滤波估计算法的理论设计依据,并且从环路结构、模型建立和优化设计三方面着手设计了自适应卡尔曼滤波跟踪环路.试验结果表明,无论在静态还是动态场景,其定位性能和精度与传统跟踪环路相比,均有较大幅度提升.     

基于FPGA的高动态GPS信号FFT快捕设计与实现

高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.系统的高动态特性即导航卫星和接收机之间径向距离和径向速度的影响,使GPS信号产生相位延迟和多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关法捕获,需要很长的捕获时间.为提高捕获性能,本文分析了一种频域FFT快速捕获方法,对GPS信号进行频域并行捕获,详细介绍了基于FPGA的具体实现,通过高动态GPS信号发生器的辅助实验,缩短了捕获时间,验证了算法的有效性,并给出了改进措施.     

高阶正交调幅载波恢复算法的研究

设计了一种适合于高阶正交调幅(quadrature amplitude modulation,QAM)信号的载波恢复环路结构。此结构从减小相位抖动和增加频率捕获范围的角度出发,采用双模载波同步,且环路带宽可控制的载波恢复环路。在鉴相阶段引入带加权的判决导向(decision director,DD)算法,从而获得快速的载波恢复性能。仿真结果验证了该算法的可行性和有效性,可以在较大频率偏移条件下快速实现高阶QAM载波相位精确跟踪,频率偏移估计范围可达0.3符号率,同时证明该算法也同样适用于十字型QAM信号。     

改善锁相环路捕获性能的途径

普通锁相环路中,同步性能与捕获性能对环路设计的要求是矛盾的,需采用一些辅助方法来改善其捕获性能。常用的办法有采用非线性环路滤波器,在压控振荡器上加扫描电压或注入信号以及结合鉴频环路使用。本文研究将正弦鉴相特性进行非线性校正之后对环路捕获性能的影响,导出了经非线性校正后的等效鉴相特性以及由此构成的一、二阶环的性能。分析表明,校正后仍能保持原有环路的同步性能,同时却能非常明显地加宽捕捉带、缩短捕获时间。     

基于混沌振子的微弱GPS信号检测算法

针对微弱GPS信号的高灵敏度检测算法是当前室内环境下,GPS接收机捕获信号亟待解决的问题。由于混沌振子具有对周期信号敏感,对噪声免疫的特性,相轨迹会因为同频率周期信号发生明显改变。本文将其应用于室内环境下检测GPS信号,提出了基于Duffing混沌振子的微弱GPS信号检测算法;采用Leyapunov指数判定相轨迹所处的临界状态,辅助测量GPS信号的存在;将数值迭代方法应用于算法的实现。仿真结果表明,与传统的GPS信号检测方法相比较,基于混沌振子的检测算法可以快速捕获极低信噪比条件下的GPS信号,有效提高了捕获率和检测性能。     

基于码存储的SGR信号跟踪实时性提高方法

在GPS软件接收机信号跟踪过程中,为了解决传统的八通道GPS跟踪方法耗时较长,提出了一种基于码存储的SGR信号跟踪方法。本文对传统的八通道的GPS码跟踪方法进行了分析与理论介绍,基于传统跟踪方法码产生耗时较多,提出了预存码的方法,并介绍了预存码方法的原理与程序流程,最后对两种方法进行了实验测试,通过传统方法与码存储方法的比较分析与仿真实现,证明了码存储方法能够消除码产生的时间,并且输出导航信息幅值不受影响。     

GPS软件接收机微弱信号捕获算法研究

捕获是GPS接收机信号处理中的关键部分,在微弱信号情况下,传统方法不能很好地捕获到卫星信号。本文将介绍一种新型捕获方法——批式捕获法来取代传统的FFT相关搜索法,为高灵敏度GPS软件接收机提供理论依据。根据GPS信号的特征,利用软件模拟出各种信噪比数值的数据,分别采用以上2种方法对其进行捕获仿真。仿真结果表明,传统方法仅能捕获到信噪比低至42dB-Hz的信号;而批式捕获法能够在较短时间内捕获到信噪比低至29dB-Hz的微弱信号,并能有效避免由导航数据位翻转造成的误捕获。     

基于分块折叠的GPS L2C CL码直接捕获算法研究

GPS L2C信号是GPS系统在L2频段上的新型民用信号,其主要由时分复用的CM码与CL码组成。CL码上没有导航电文的调制,所以可以进行更长时间的相干积分,适合于捕获微弱信号。但CL码码长较长,运用传统的捕获方法,难以直接捕获。提出一种基于分块折叠的捕获方法,利用折叠码与分块捕获技术,快速直接捕获CL码。与传统捕获算法相比,新算法能够实现捕获速度上的提高,且可根据需要优先考虑捕获速度或灵敏度。     

基于FPGA及数字倍频技术实现数据同步采集的研究

应用GPS授时技术提出一种电力系统交流电气信号同步采集的设计方案。设计采用自顶向下的设计方法,选用了可编程逻辑控制器件FPGA芯片作为硬件开发平台完成GPS系统对时、数字倍频、A/D转换同步采样控制和数据存储的集成。实现了电力系统内部不同变电站之间以及变电站内部不同单元之间数据同步采集及存储等功能。此外给出了使用综合开发平台Quartus II设计软件进行的仿真与分析。数据同步采集在电力系统集成保护中具有实际应用价值。     

GPS频域并行码捕获改进算法

针对基于FPGA平台的GPS L1信号的软件接收机捕获实时性差的问题,设计并实现了改进的GPS信号频域并行码相位捕获算法.首先分析了频域并行码相位捕获的理论模型,在此基础上采用平均采样方法对5 714点的数据进行下采样,平均采样后为1 024点,用Altera FFT IP核实现1 024点数据的FFT计算,实现算法的...     

基于DTMB标准多载波模式的同步系统设计

针对地面数字电视国家标准（DTMB）的多载波模式,设计了一个同步系统。提出一种实现DTMB多载波系统同步的流程。将同步系统划分为捕获和跟踪两种状态。通过判断定时误差提取器输出的互相关序列的相关峰的尖锐程度及位置是否发现改变,实现捕获和跟踪状态之间的切换。针对系统中可能出现的突发频偏,提出了相应的处理方法。仿真表明：在信噪比为20dB、AWGN和多径信道下,当频偏跟踪环路锁定后,残余频偏约为1Hz并且在AWGN信道下的帧体数据的星座图相比同步前有明显的改善;当突发状况导致系统不再同步时,系统能够自动恢复到同步状态。仿真结果验证了本设计方案的可行性。     

基于FLL与PLL级联的高动态载波跟踪技术

高动态给载波的跟踪带来了很大的困难,本文研究采用锁频环（FLL）和锁相环（PLL）相结合的方法来实现载波跟踪。对常用的叉积自动频率跟踪环（CPAFC）提出了改进,改进后的鉴频算法具有更宽的鉴频范围和更小的估计误差。通过MATLAB对整体环路进行了仿真,结果表明该环路可实现在低信噪比、多普勒频移为±300 kHz、频率一次变化率为30 kHz/s下实现载波的跟踪。     

Detection and Analysis of Strong Ionospheric Scintillation in Equatorial Region

To detect the occurrence of ionospheric scintillation in the equatorial region, a coherent/non-coherent integration method is adopted on the accumulation of intermediate frequency (IF) signal and local code, in the process of signal acquisition based on software receiver. The processes of polynomial fitting and sixth-order Butterworth filtering are introduced to detrend the tracking results. Combining with ionospheric scintillation detection algorithm and preset thresholds, signal acquisition and tracking, scintillation detection, positioning solution are realized under the influence of strong iono-spheric scintillation. Under the condition that the preset threshold of amplitude and carrier phase scintillation indices are set to 0.5 and 0.15, and the percentage of scintillation occurrence is 50%, respectively, PRN 12 and 31 affected by strong amplitude scintillation are detected effectively. Results show that the positioning errors in the horizontal direction are below 5m approximately. The software receiver holds performances of accurate acquisition, tracking and positioning on the strong ionospheric scintillation conditions, which can provide important basis and helpful guidance for relevant research on ionospheric scintillation, space weather and receiver design with high performance.