CAPS软件模拟器基带信号生成

针对CAPS软件模拟器能够精确模拟各种环境的CAPS信号,相对于硬件模拟器而言更加灵活,便于CAPS接收机性能测试和功能调试,以及对CAPS导航系统理论验证.以Matlab为平台实现了 CAPS模拟器架构,主要包括导航电文读取、卫星星座仿真、虚拟钟计算、基带信号生成等,介绍了各模块的实现、数学模型,并用软件接收机验证了所生成的CAPS信号的正确性.     

基于FPGA+DSP实现高动态GPS信号模拟器

为了测试全球定位系统(GPS)接收机在多种运动模式且高保真的环境中的性能,利用已有的星历和用户设定的参数,计算模拟载波和码多普勒频率和卫星信号延迟,进而在FPGA+DSP架构的硬件平台上,模拟GPS接收机接收到的GPS卫星信号.通过GPS接收机测试模拟器信号的定位结果与模拟器预先设定的轨迹相比较,其结果表明:高动态GPS信号模拟器能准确模拟多种运动模式下GPS卫星信号.     

基于PXI射频测试平台的多模卫星信号模拟器

应用卫星导航、软件无线电等技术,研制了可以实现GPS L1、GLONASS L1、北斗一号、北斗二号B1和B3四系统五频点信号仿真的多模卫星信号模拟器.基于NI PXI射频测试平台选择了DDS中频信号合成和3次上变频的仿真信号生成方案,设计了基于混合编程和多线程的软件架构及其效率提高方法.使用多款成熟商业接收机,验证了模拟器仿真信号的正确性和有效性.     

高动态卫生模拟器的软件实现与仿真

在高动态GPS信号模拟器的使用中,需要根据用户的要求,设计出各种动态环境下接收机所接收到的GPS卫星信号的运动轨迹,为接收机的调试和测试提供真实环境下的数字信号源.由于需要经常修改和灵活设置各种参数,设计一个模拟器用户界面就显得十分必要.GPS卫星信号模拟器系统从整体上来说分为硬件平台和上位机软件两大部分,二者之间通过串口进行连接和通信.文中利用Visual C++实现了高动态GPS信号模拟器的上位机软件部分,把设计的界面主要模块的功能及设计实例,通过与Jubiter高动态接收机联调,用Matlab软件对自研模拟器和思博伦模拟器测试后的数据进行仿真,结果表明验证了软件设计的正确性和可行性.     

基于ARM的SINS/GNSS紧组合导航系统设计

针对全球导航卫星系统(GNSS)信号受到干扰失锁导致可见卫星数目少于4颗时,捷联惯性导航系统(SINS)/GNSS松组合系统无法正常运行问题,设计了基于ARM的SINS/GNSS紧组合导航系统,并对该系统建立非线性模型.首先以三星Exynos4412作为电路核心处理器,集成IMU模块MPU9250和卫星接收模块MH16-T1,同时搭建硬件系统.采用无迹卡尔曼滤波算法进行紧组合数据融合,在GNSS信号受到干扰时也能用GNSS信号辅助SINS进行组合导航.最后通过样机车载测试表明,设计的SINS/GNSS紧组合系统比松组合系统具有更高的导航精度与稳定性,即使在GNSS信号受到干扰失锁时,紧组合系统短期内仍可保持较高的导航精度.     

导航信号模拟器可见卫星同步调度算法

针对高动态信号模拟过程中可见卫星星座变化问题,提出了一种基于卫星信号模拟器的同步可见卫星调度算法.该算法采用软件无线电体系架构,通过循环可见星判断和同步状态控制逻辑,实时改变模拟通道状态,实现任意模拟通道的同步加星和去星操作,并且能够支持卫星信号模拟器长时间持续稳定地工作,具有信号模拟精度高和算法复杂度低等优点.通过实际测试,将接收机定位结果与同步模拟器仿真数据进行了比对,验证了模拟器输出信号在可见卫星星座发生改变时没有产生明显的阶跃误差,未影响接收机的定位精度.     

GNSS接收机多径抑制性能检测技术

多径干扰信号会导致GNSS接收机伪距、载波相位和多普勒等测量精度降低,多径信号对GNSS接收机观测数据的影响与多径信号的延迟、幅度、相位等特性参数有关,造成的伪距测量误差高于载波相位测量误差2个数量级。多径抑制是GNSS接收机关键性能指标之一,GNSS接收机主要从试验室模拟环境和实际工作环境两方面检测多径抑制性能,多径误差包络检测技术利用模拟导航信号源完成多径抑制性能检测,码减载波和多径误差分析都是通过接收观测卫星导航信号并进行数据分析完成多径抑制性能的检测。     

高速率GNSS电文多进制编码调制技术

为解决导航电文信息速率制约导航系统性能的问题,提出了一种基于码移键控调制和多进制低密度奇偶校验码的新型全球卫星导航系统（GNSS）信号编码调制技术.在-130 dBm的接收电平、误码率不大于10^-7的指标下,该技术可以达到1 500 bit/s的有效信息速率,并且具有信号结构简单、与现有GNSS信号兼容性强等优势.理论分析和仿真结果证明,该技术突破了现有卫星导航信号体制下的信息速率极限,能够克服复杂信号结构造成的难以独立捕获跟踪的问题,在卫星导航系统中有比较重要的实用价值.     

CAPS模拟器基带控制关键技术

以我国自主创新的CAPS(China area positioning system)导航定位系统为研究平台,提出了CAPS卫星信号模拟器的系统架构,给出了总体设计框图,对各模块的功能进行了划分和设计。针对CAPS导航系统的特点,开展了模拟器关键技术的研究,给出了相关参数的计算方法。利用已开发出的成型的CAPS模拟器进行测试,结果表明:本文的设计方法是可行的,该模拟器可以用于测试接收机的捕获、跟踪和定位性能等。     

改进的GNSS信号快速捕获检测算法

为了满足卫星导航接收机在高动态应用场景中对卫星信号快速捕获的需求,本文针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)信号的捕获检测问题提出了一种改进的检测算法。该算法结合了N中取M检测算法和唐检测算法的优点,考虑信号存在和不存在时的两种情况,通过设置多级门限检测机制,加快了信号存在时的检测确认速度和信号不存在时的剔除速度。实际数据测试表明,改进算法在检测概率没有任何损失的情况下,捕获检测速度相对于N中取M算法提高3倍,相对于唐检测算法提高1/3。     

城市道路GNSS脆弱性评估技术

全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)在交通领域应用广泛,其服务性能的可靠性受到交通用户日益增长的关注.但是,由于系统故障、电离层闪烁、多路径效应、电磁干扰等脆弱性因素的存在,GNSS存在固有脆弱性,它影响GNSS的服务性能,甚至给用户带来巨大风险.当GNSS服务性能受到脆弱性因素干扰时,评估GNSS脆弱性,并且为用户提供及时的脆弱性告警,可以有效降低脆弱性因素对用户服务性能的影响.为评估不同城市道路环境下的GNSS脆弱性,在现有GNSS脆弱性评估算法的基础上,针对城市道路环境的特点,提出了相应的GNSS交通应用脆弱性评估指标;并采用基于信息熵权的数据融合算法,计算导航场景距正负理想场景的距离,实现了多个导航场景的脆弱性评估.路测实验表明,隧道、城市峡谷、林荫道和开阔路段的脆弱性依次降低,该方法所选取的脆弱性评估指标和采用的脆弱性评估算法可满足城市道路GNSS脆弱性评估需求.     

军转民推广技术

多模多频卫星导航产品检测技术 技术开发单位 中国空间技术研究院第五一四研究所 技术简介 基于该技术开发的卫星导航产品检测系统支持北斗、GPS、格洛纳斯、伽利略等四大卫星导航系统的星座及信号体制,可进行射频信号的有线测试和无线测试,能够满足导航芯片、模块及其组成的导航型、授时型和测量型卫星导航接收机的测试需要,符合我国北斗卫星导航系统产业化发展趋势.目前,该技术已成功应用于交通运输、安全生产、气象等行业,以及北斗重大专项领域的卫星导航产品检测工作中.     

基于GNSS的无源探测系统定位性能研究

针对基于全球卫星导航卫星系统（GNSS ）信号的无源探测系统,研究了探测系统的定位模型、系统目标定位数据处理方法。基于卡尔曼滤波,建立了扩展卡尔曼滤波无源探测系统的状态方程与观测方程,利用卫星工具包（STK）仿真软件对无源探测系统的定位性能进行仿真分析。仿真结果表明：使用扩展的卡尔曼滤波定位性能较好,具有较高的定位和跟踪精度。     

GPS模拟器导航电文关键参数生成

GPS信号模拟器的研制涉及到多项关键技术,其中导航电文的产生具有重要意义.该文分析了卫星电文的结构,在此基础上对遥测字和交接字、奇偶校验码、星钟的生成进行研究,利用摄动力方程及拉格朗日行星运行方程推导出星历参数并采用matlab仿真验证了其可行性.     

GNSS软件接收机中相关捕获算法研究

为了适应全球卫星导航定位系统(GNSS)接收机的发展趋势,研究了一种GNSS软件接收机捕获多个星座卫星信号的相关捕获算法.该算法可以同时接收和处理GPS和Galileo两个系统L1频段内所有民用信号,通过仿真分析了影响算法性能的因素--本地复现序列数,并给出了利用Simulink和程序实现的算法来捕获两个系统民用信号的结果.结果表明,该算法可以很快地捕获到系统信号,具有灵活、方便、简单的特点,对软件接收机的设计有指导意义.     

GNSS欺骗干扰效能评估指标与方法研究综述

随着电磁环境的日益复杂,卫星导航的安全应用面临严峻挑战.作为导航对抗的核心技术之一,全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)欺骗干扰技术逐渐成为国内外研究的热点方向.基于此,以欺骗干扰技术为依托的GNSS欺骗干扰设备正从验证阶段迈入应用阶段,对其效能的有效评估并...     

基于卫星载噪比定权的手机RTK/PDR融合定位研究

针对智能手机GNSS定位芯片在遮挡环境下定位精度下降的问题,本文采用RTK/PDR融合方法解算位置结果,考虑到GNSS信号易受环境影响,本文提出根据平均卫星载噪比参数将当前GNSS观测环境分为优、中、差三种情况,并根据判断出的不同观测条件,设置不同的膨胀系数放大Kalman融合滤波中量测噪声方差矩阵R,实现在遮挡环境中对GNSS位置信息的降权处理,以获得更优的融合结果.实验测试显示：在开阔环境中,两部测试手机RTK与RTK+PDR定位精度基本一致;在轻微遮挡环境中,两部测试手机RTK+PDR融合定位结果较RTK单独定位结果平面提升效果分别为6.24%和3.97%,高程提升效果分别为20.44%和32.56%;在严重遮挡环境中,两部测试手机RTK+PDR融合定位结果较RTK单独定位结果平面提升效果分别为47.65%和42.90%,高程提升效果分别为39.78%和67.98%.实验结果表明,本文提出的依据平均卫星载噪比动态设置GNSS信息权重的RTK+PDR融合定位方法,能够部分弥补手机RTK在遮挡地区定位精度下降的缺点.     

面向无人机的逐点偏移式卫星导航欺骗干扰方法

针对无人机在失控肇事、干扰航管、窥视窃密、恐怖袭击等方面的危害,本文提出一种基于逐点拉偏式卫星导航欺骗方法,通过重构错误的导航坐标系诱骗目标无人机飞离敏感区域保护地面安全。该方法将整个无人机欺骗过程看作是单步位置欺骗拉偏的时间迭代过程,首先根据无人机的运动学模型以及外部量测信息估算出无人机的真实位置点以及真实控制输入量;然后考虑无人机飞行控制器对欺骗效果的影响,在真实控制输入量中抵消掉预先设置的欺骗控制力矩效果,设计构造虚假卫星信号使得GNSS/INS组合导航模式下的滤波估计无人机位置点仍靠近原始期望目标点,但发生了偏差;最后这种偏差产生的无人机轨迹跟踪控制输入量会导致无人机真实状态点往欺骗目标点偏移,实现单步卫星导航欺骗效果。单步欺骗过程在时间上的迭代运用,可实现无人机位置的逐点偏移式欺骗。仿真结果显示利用逐点偏移式卫星导航欺骗方法能使得目标无人机慢慢偏离原始轨迹而跟踪欺骗轨迹,且组合导航滤波器估计轨迹仍跟踪原始参考轨迹,达到了卫星导航欺骗的目的。本文提出的基于逐点拉偏式卫星导航欺骗干扰技术可用于保障重点区域/人员的低空安全防护。     

幅相控制策略在六自由度运动模拟器中的应用

由于六自由度运动模拟器自身的闭环频率特性及非线性等因素,对于正弦输入信号存在幅值衰减和相位滞后,很难实现对高频正弦信号的精确跟踪,针对这一问题采用基于Widrow-Hoff学习算法的幅相控制策略.利用运动学正解间接得到的运动模拟器上平台位姿的反馈信号,通过该控制策略迅速地调整系统输入正弦信号的幅值和相位,使系统输出在短时间内对设定信号进行精确跟踪.仿真和实验表明,该方法在实现六自由度运动模拟器对正弦信号的精确跟踪问题上明显优于常规的经典控制,对于其他正弦运动的精确跟踪系统同样具有普遍意义.     

下一代高效导航卫星信号频谱分析与波形优化

为了使连续相位载波调制的导航卫星信号具备更高的频谱利用率并利于锁相环结构对其捕获与跟踪,在深入分析调制信号频谱的基础上,对导航卫星信号进行了波形优化设计,分别给出了近似重构和解析构造两种方法,仿真结果表明用优化后的波形所调制的导航信号具备更好的功率谱分布,从而更适合下一代全球导航卫星系统.