GNSS姿态测量接收机性能分析

利用同源射频平台实现了一种全球导航卫星系统（ GNSS）姿态测量的接收机,接收机各射频电路相同且使用同一个晶振驱动,各射频通路之间有相同的信号处理特性。可以将射频通路分为主射频通路和从射频通路,主射频通路实现信号的捕获与跟踪,从射频通路利用差分相位鉴别器完成测量观测量提取。与传统使用独立接收机实现载波差分测向不同,主射频通道进入跟踪状态后立即输出观测量,无需检测载波半周跳变,实现快速姿态测量。利用GNSS姿态测量接收机、Novatel接收机以及惯性导航系统进行了跑车实验,实验结果表明：姿态测量接收机具有更好的载波测量输出能力,姿态测量精度和商业接收机相当。     

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。     

基于FPGA的扩频信号的相位解旋

GPS与GLONASS二合一卫星导航接收机中相位解旋(载波剥离)方案的选取和实现对基带信号处理的实现和定位解算的稳定度和精度有很大的影响,一般的相位解旋方案不能满足二合一接收机的实际情况.根据相位解旋的原理,针对二合一接收机的实际问题,选取复数对相位解旋方案,并在具体实现中对其结构进行改进.利用FPGA实现相位解旋的逻...     

基于载波表的GPS载波跟踪环路研究

实时GPS软件接收机可以使用查找表的方法得到本地复现载波以减少运算量。载波表是由一组具有一定频率间隔和固定初始相位的正弦和余弦信号组成。传统的载波跟踪环路无法使用具有离散频率和不连续相位的复现载波完成GPS载波跟踪。针对这一问题,使用相位补偿算法对载波进行相位补偿,设计了基于载波表的载波跟踪环路。仿真结果表明该载波跟踪环路能有效实现GPS信号的载波跟踪,且与传统的载波跟踪环路相比仅有微小的信噪比损失和频率跟踪精度衰减,可用于实时GPS软件接收机设计。     

北斗卫星信号多普勒频移的电路设计

接收机在接收卫星信号时,由于接收机与卫星的相对运动,导致卫星信号在传播过程中出现多普勒频移。为了实现卫星信号中载波多普勒的剥离,设计了一种基于北斗卫星信号的载波多普勒剥离电路。描述了载波多普勒产生的原因以及剥离的方法,并详细论述了该电路的设计方法。最后对该电路进行MATLAB和Modelsim仿真,验证了设计的载波多普勒剥离模块性能满足北斗卫星接收机的要求。     

卫星定位接收机载波跟踪的设计与实现

介绍了卫星定位接收机载波跟踪部分的设计和实现。在对比分析了载波频率跟踪(FLL)和载波相位跟踪(PLL)各自优点的基础上,提出一种易于通过FPGA实现的二阶FLL和三阶PLL相结合的载波跟踪方法。硬件实现采用Altera Cyclone Ⅱ FPGA中的EP2C70。对该模块的Verilog硬件描述语言编程方法也进行了详细说明。实验测试结果表明该设计可以很好地满足动态性能和跟踪精度的要求。     

用于北斗二代RTK的多径消减载波相位解算方法

北斗二代RTK算法以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,在测绘、定位导航等领域有广泛的应用.当移动站的使用环境存在多径干扰时,由于载波相位的测量存在误差,传统的RTK算法将会导致移动站的整周模糊度不能成功解算.从数学模型入手,分析了多径信号的影响,提出一种基于软件的抗多径算法,该算法利用多组相关累加器构造一种载波相位测量方法,根据实际北斗二代B1频点信号的特点,构造了抗多径载波相位测量方案,并在卫星导航平台上进行了硬件实现和验证.结果表明,该算法在不同信噪比下相位误差均优于传统载波相位测量算法,具有一定的应用价值.     

舰船消磁远程动态航向船位测量系统设计

针对动态测磁需要对舰船进行远程高精度航向和位置测量的问题,利用载波相位实时动态差分技术,以及无线远程数据传输技术,提出并建立了一套基于GPS RTK技术的远程动态航向船位测量系统;在远程流动站采用RTK技术对航向进行解算后,再用数据链将解算结果和载波相位原始观测量传回数据处理中心,与基站载波相位原始观测量再次进行载波相位差分解算位置数据,并对系统可行性、适用性和精度进行了验证;试验结果表明,系统数据传输稳定,解算结果正确,达到了设计要求.     

一种载波相位动态相对定位精度验证方法

针对动态条件下用户较难验证其接收机载波相位相对定位精度的问题,提出了一种载波相位动态相对定位精度验证方法,即用两个移动站之间的解算基线长度与真实基线长度的差值来间接反映载波相位动态相对定位的精度.仿真结果表明该验证方法有效可行且有效性在94％以上,静态实验结果进一步表明了该方法的有效性,跑车实验验证了载波相位动态相对定位精度为厘米级.     

高阶调制APSK信号载波同步算法研究

随着卫星通信业务的发展,卫星宽带高速数据通信变得越来越重要,使得高阶调制技术逐渐应用于卫星通信中,但载波频偏对诸如APSK等高阶调制信号的影响很大,其多个幅度也使得载波同步更加复杂。在回顾载波同步算法理论的基础上,分析了载波频率和相位偏差对APSK信号系统的影响,并研究了载波频率和相位偏差的估计算法。分析表明,算法可有效地解决APSK信号多幅度和相位模糊较大的问题,可较好地适用于APSK信号的载波频率和相位同步。     

带噪声抑制的GPS姿态测量算法

利用GPS载波相位测量载体的姿态时,各种误差源对定姿精度有很大影响。基于载波相位双差观测模型,分析了载波相位误差和接收机到卫星的可视矢量（LOS）误差以及这些误差在姿态测量中的影响权重。针对传统最小二乘方法中仅考虑观测矢量噪声的局限性,在基线解算过程中采用同时考虑LOS组成的设计矩阵和观测矢量噪声的总体最小二乘（Total Least Squares,TLS）方法,并从理论和实验两个方面证明该方法能有效抑制噪声影响,提高姿态解算的精度。     

基于GPS定向测姿系统的研究

基于运动载体姿态测量实时性的要求,利用两个GPS模块同步接收卫星的载波相位观测量,运用GPS载波相位差分技术,对卫星数据进行二维遍历搜索,建立快速搜索的模糊度函数,以最小二乘法为基础计算出两个天线中心点的基线矢量长度,最后快速计算出相对基准的航向、横滚和俯仰角;通过实验证明在3 m基线下,航向精度达到1.5 mil,而且定向时间一般只需1 min左右;在6 m基线下,航向精度达到1 mil,定向时间只需60 s。     

利用GPS卫星信号测量车辆航向

本文介绍了利用ＧＰＳ卫星信号进行载波相位差分测量技术来确定车辆航向的基本原理，推导了航向测量的方程，概述了利用ＧＰＳ载波相位差分技术确定车辆航向的系统组成及精度分析。     

导航星座中的载波相位星间精密测距技术

卫星导航系统受到越来越多国家的重视,而自主导航无疑是其中的核心技术之一。基于24/3/2构型的MEO Walker星座,分析了伪码测距技术的原理与局限性,在此基础上探讨了载波相位测距技术,以及其中周跳的检测与修复、整周模糊度求解问题,结合星间链路特点提出了两种相应的解决思路,即载波相位平滑伪码测距技术、双频载波相位联合伪码测距技术,对研究具有自主导航功能的全球导航系统具有一定意义。     

基于GPS技术的短基线快速定向方法及实现

研究GPS载波相位差分技术的短基线定向问题,即接收信号中存在噪声和多路径问题从而产生相位测量误差,并针对现有整周模糊度解算算法运算量大,初始化时间长,提出建立GPS卫星差分观测方程与基线几何关系间的基本模型,结合GPS载波相位技术定向原理,将基本模型在短基线定向框架中进行讨论,在充分利用其几何关系约束并结合最小二乘整周模糊度搜索算法,给出了使用单历元数据进行短基线定向的主从卫星选择依据与输出定向值的具体操作步骤.规避了载波相位周跳,解决了以往方法中需要长时间初始化的问题.通过静态实验结果表明,改进方法快速、有效,达到定向精度要求,为GPS高精度定向设计提供可行的方案.     

基于信道均衡技术的抗多径GPS接收机

多径误差是影响GPS类导航接收机定位精度的主要误差来源.本文使用自适应均衡技术,实时估计和修正码和载波跟踪环中的码延迟和载波相位误差.这种方法从信道上对多径影响进行估计和消除,能有效减少码跟踪误差并从一定程度上提高栽波相位的测量精度.     

GPS软件接收机载波跟踪环路鲁棒滤波算法

在全球定位系统(GPS)软件接收机中,环路滤波器对噪声抖动的抑制作用,是用户精确连续跟踪卫星信号的重要保证.本文用噪声未知但有界的假设,代替了传统方法中噪声统计特性已知的苛刻要求,应用半定规划方法将滤波问题转化为凸优化问题,提出了载波跟踪环路鲁棒滤波算法,获得了包含多普勒频移的置信椭球,解决了复杂多变环境下GPS软件接收机的滤波跟踪问题.应用模拟载波信号和实际卫星信号对该算法进行验证,结果表明该方法能够连续有效跟踪GPS卫星信号,为GPS软件接收机设计环路滤波器提供了新的思路.     

一种GPS载波相位差分相对定位算法

导航定位技术是空间卫星交会对接任务的关键技术;导航定位精度要求达到厘米级,工程实现难度大;为了解决该问题,文章基于卫星交会对接任务需求,提出采用GPS载波相位差分相对定位算法对卫星进行高精度导航定位;该算法利用测量之间的强相关性,通过误差消除获得高测量精度;同时,应用该算法结合星载GPS天线进行了外场试验验证;试验结果表明,GPS载波相位差分相对定位算法精度达到厘米级,可以满足卫星交会对接任务的导航定位测量要求。     

GPS载波相位周跳探测与修复方法研究*

分析了周跳发生的原因及其特性,提出了一种周跳探测与修复的新方法。首先对载波相位测量数据进行小波变换,根据小波系数的模极大值点的位置探测出发生周跳的历元;然后根据时间序列分析理论,建立了载波相位测量数据的组合预测模型,并根据模型预测周跳发生时刻的载波相位值,与实际测量值比较确定周跳的大小,从而修复周跳。利用实测的相位数据,验证了方法的可行性与有效性。     

单基线姿态测量的RAIM算法研究

当载体安装有GPS接收机和多个天线时,可以得到其姿态信息(航向角、俯仰角、横滚角);论述了利用载波相位姿态测量的解析法,利用了基线长固定的条件,在整周模糊度初始化时进行粗搜索,利用模糊度函数法进行判断筛选整周模糊度组合,减少了搜索空间;接收机自主完好性监测(RAIM)的概念被引入到姿态测量算法中,有效地剔除问题卫星,改善AFM算法;系统姿态测量结果达0.1标准差,故障卫星可由RAIM检测并剔除;结果表明RAIM算法能有效提高姿态测量结果可靠性。