INS辅助的GPS快速捕获方法研究

在高动态环境下GPS信号的快速捕获对GPS接收机的性能提出了更高的要求。高速运动使接收机接收到的信号上附加了较大的多普勒频移,需要更多的时间捕获信号。通过惯导系统提供的惯性信息和星历数据估算多普勒频移,可减少搜索范围以缩短捕获时间。在分析传统的GPS信号快速捕获方法后,重点研究了惯性信息辅助GPS接收机快速捕获的方法,并对其捕获性能进行了分析,通过Matlab仿真验证该算法。结果表明高动态环境下运用该方法能够显著改善GPS接收机捕获性能,减少捕获时间。     

辅助定位卫星多普勒频移特性

提出了一种通用意义上的全球定位系统（GPS）信号多普勒频移估计方法. 采用几何标量分析方法,建立了地心地固坐标系（ECEF）中GPS信号多普勒频移分析模型,计算了卫星可见地心角、卫星轨道角速度和卫星可见区间,推导并分析了多普勒频移关于接收机最大可见仰角、卫星轨道角速度和卫星可见时刻开始所经历的时间等参数的变化规律．研究表明,该模型适用性和准确性高,可以满足辅助全球定位系统（AGPS）终端侧精确估计多普勒频移参数的要求.     

BPSK 信号直接数字下变频的算法与仿真

为了提高导航接收机数字化程度, 提出了一种将数字化 GPS(全球卫星定位系统)信号的实现下变频的压缩抽取算法. 该方法是将中频数字信号分离、累加并量化来实现数字 IF 信号的直接下变频. 同传统的混频和环路滤波模式下变频的方法相比, 本方法的算法简单, 计算量小, 有利于低功耗和低成本的集成电路设计. 分析和仿真结果显示这种算法不影响接收机的定位精度, 也不会造成导航电文和多普勒频移信息的丢失.     

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.     

基于条件粒子滤波的高动态高灵敏度GNSS信号跟踪算法

随着北斗全球定位卫星系统的逐步完善和GPS等卫星系统的更新换代,卫星接收机的灵敏度需求也逐渐提高,而导航信号的微弱性和卫星与接收机之间的相对运动导致现有的卫星接收机高灵敏度跟踪算法的精度无法满足需求。针对这种情况,提出了一种基于粒子滤波的高灵敏度高动态跟踪算法。该算法利用粒子滤波对跟踪环路的各个因子进行修正,并在信号强度和动态应力自适应辅助调节下,实现高精度的接收机高灵敏度跟踪。该算法可以有效降低加加速度对跟踪环路的影响,对突发动态性改变具有较好的跟踪性能。将文中所提出的方法与现有的多种跟踪算法从估计准确度、动态性能和载噪比影响三方面进行分析对比,结果表明新算法相比于现有的跟踪算法能有效提高了接收机的估计准确度和动态性能,并降低载噪比的影响。     

无人机上行链路数据传输方案

为保证无人飞机在动态环境下数据传输的稳定性和可靠性,提出了一种循环正交M元扩频上行链路数据传输方案。按此方案传输数据,发送信号不存在潜在的周期性,系统的抗干扰和抗截获性能得到了很好的保障。在动态环境中,由于载体具有较大的加速度,载波多普勒频移剧烈变化,普通接收机载波跟踪环极易失锁,故提出一种基于经验值查表的载波跟踪算法,在锁频环内引入经验值查找表,环路能自适应调整环路滤波器带宽,从而实现任意时刻的高精度载波跟踪。     

GPS信号捕获算法的研究

GPS信号的捕获是GPS接收机的核心模块,它是基于码相位和多普勒频移二维搜索的过程。对于捕获模块,通常采用串行搜索算法和并行频域搜索算法。探讨几种算法的原理并分析其相应缺陷,并指出对GPS弱信号捕获的性能优良算法。     

模糊控制辅助的GNSS/INS深耦合跟踪算法

深耦合跟踪环路在INS的辅助下可以有效提高GNSS接收机在高动态条件下的跟踪性能。但是如果INS模块发生故障,会导致GNSS跟踪环路的失锁或处于误跟踪状态,从而导致整个GNSS系统的发散。针对这种发散问题,在不降低系统动态性能的前提下,提出了一种模糊控制辅助的深耦合跟踪算法,该算法通过动态控制INS实现对GNSS深耦合跟踪的辅助,并建立了相应的切换准则。仿真分析结果表明,该深耦合跟踪算法在不降低GNSS跟踪环路动态性能的前提下,可以有效降低由于INS模块失效对GNSS跟踪环路的影响。同时由于GNSS接收机在INS单元故障的情况下依然可以正常工作,因此可有效地提高整个深耦合系统的鲁棒性。     

正交频分复用水声通信系统多普勒频移快速估计

对于高速实时正交频分复用水声通信系统,传统的多普勒频移估计方法通常具有较高的算法复杂度。因此本文提出了一种对于多普勒频移估计的快速算法。首先采用对接收信号进行过采样和线性插值的方法进行采样率的转换,再结合多普勒展缩因子候选值的方法进行多普勒频移的估计。仿真结果表明:本文算法在保证系统性能的同时,可以大幅度地减小接收机的计算量,适用于高速实时水声通信系统。     

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.