低成本单频伪卫星基带/中频设计与实现

GPS伪卫星是一种用来生成并发射类似GPS信号的地面装置;在卫星信号微弱的情况下,伪卫星可以作为GPS辅助增强,也可以在没有任何卫星信号的情况下用来建立室内独立定位系统;虽然伪卫星技术的研究已经开展了数十年,但由于其昂贵的成本和复杂的硬件结构使它的应用远远落后了;为了使伪卫星技术能得到广泛应用,提出并讨论了一种低成本伪卫星的基带/中频模块的设计与实现;硬件结构上采用二次变频技术,先利用直接数字合成器生成一个调制过的中频信号,再上变频至L1波段;这种DDS技术有着非常好的频率调制能力,并且相位噪声很低;文中最后给出了基带/中频模块的实验结果,得到了预期的基带和中频信号;同时在实验过程中调校了参考时钟。     

基于软件接收机的伪卫星/GNSS组合定位研究

开阔条件下,独立组网的地基伪卫星定位系统通过布设的基站播发定位信号,能够在区域内实现高精度的定位。而在隧道、山谷等伪卫星可见星数不足环境时,则需采用伪卫星/GNSS组合定位提供高精度的定位结果。本文重点介绍伪卫星/GNSS组合定位系统,并在软件接收机平台上利用"三维搜索"法对算法精度和效率进行研究,通过实验分析,软件接收机可有效提升伪卫星/GNSS组合定位研究的效率。     

高动态GPS接收机的设计与仿真

与一般环境下卫星定位信号的接收相比,高动态环境下GPS信号产生较大的多普勒频移,产生较大的定位误差,因而对卫星定位信号接收机提出了较高要求:一是要更可靠地捕获卫星定位信号;二是接收机要具有低功耗、小型化、通用性的特点.针对上述要求,提出了采用FPGA的GPS接收机方案,给出了系统的总体设计以及各个主要模块的设计与仿真过程;并根据设计平台,进行了相关实验.实验结果表明,所设计的高动态GPS接收机能够很好地捕捉到卫星信号.系统具有体积小、灵活性强、易升级扩展等特点,在高端民用领域和相关军事领域都具有广阔的应用前景.     

GPS接收机数字基带信号处理算法研究

为了优化GPS接收机数字信号基带处理过程,提高伪距测量精度和GPS定位精度,需要从解扩解调的角度,建立相应同步环路的数学模型,分析GPS接收机基带数字信号处理算法.采用循环相关法作为信号捕获方法,采用Costas环作为信号跟踪方法,在MATLAB环境下实现了相应的算法设计、验证与仿真.验证结果表明这种算法能够为软件CPS接收机提供快速捕获及跟踪能力,是一种适用而高效的软件CPS接收机处理算法,对于开发GPS接收机产品以及开展相关领域的研究工作都具有重要的意义.     

时域内GPS伪随机码快速捕获的研究与设计

GPS接收机必须在短时间内快速捕获到GPS信号,将捕获到的GPS信号传递给跟踪过程,再通过跟踪过程解调得到卫星的导航电文,所以怎样快速捕获到卫星信号是GPS接收机的一个最重要的部分。而在这个过程中,对伪随机码的捕获占据了非常重要的位置,本文在时域内基于FPGA对GPS伪随机码快速捕获的进行了研究与设计。     

GNSS软件接收机的框架结构及原型系统开发

介绍全球导航卫星系统软件接收机的基本结构和优点,系统地实现了GPS软件接收机。该结构的硬件部分实现中频信号采样模块,软件部分实现可设置12通道的中频信号处理模块、信号捕获和跟踪、导航电文存储及转换,并针对伪距定位算法部分实现了单点静态定位,考虑的误差源主要包括卫星钟误差、对流层误差、电离层误差和地球自转引起的偏差。定位数据水平精度基本达到15 m(95%),几何精度因子(GDOP)值较好的数据可达10 m。     

GPS伪卫星高精度室内定位技术研究与实现

为了实现高精度室内定位,克服GPS导航系统在室内等复杂环境定位的局限性,提出了一种基于伪卫星的高精度室内定位方案。该方案以FPGA+DSP作为核心处理器,并集成了高速A/D转换电路以及上下变频电路。详细介绍了伪卫星信号时钟同步方法和接收机抗远近效应设计方案及实现。通过对系统测试,结果表明在室内静态和动态定位精度都在3 cm以内,实现了高精度室内定位,该方案的实现对室内外无缝定位具有重要的意义。     

卫星定位信号接收机系统研究与设计

本文在研究卫星定位信号接收机系统的构成及原理之后,介绍了一种基于Nemerix公司GPS芯片组的卫星定位信号接收机的设计.该接收机主要由射频前端和基带处理器两个部分组成,分别以NJ1006A和NJ1030A为核心芯片.射频前端芯片NJ1006A接收卫星定位信号后将其变换为数字中频信号,并传给基带处理器NJ1030A进行信号的捕获、跟踪以及定位解算等一系列的处理,输出定位信息.文章讨论了系统的整体结构,重点对系统中各部分的外围电路和相互接口进行了设计与分析,并给出了各部分在调试时的注意问题.最后,给出了软件下载过程和测试结果.实验结果表明,系统的整体设计是合理有效的.     

伪卫星环境下的Galileo测试接收机通道结构设计

为了消除由于伪卫星测试环境下造成的远近效应,该文提出了一种基于SIC算法原理的伽利略测试接收机通道结构设计,利用伪卫星通道的跟踪结果生成强干扰信号用以抵消GPS和Galileo通道的输入信号的强干扰信号成分,并且伪卫星通道对较强的伪卫星信号使用1/8个周期的伪随机码做相关运算的方法,以牺牲9dB信噪比的代价使信号捕获时间大大缩短。Matlab仿真结果表明能很好地消除远近效应,并能加快伪卫星信号的捕获。     

基于FPGA的GPS接收机基带处理硬件在环系统

针对GPS跟踪环路参数调试繁琐复杂、FPGA反复编译耗时多的问题,设计了一种基于FPGA的GPS接收机基带处理硬件在环系统。该系统以FPGA设计的GPS基带处理为核心,完成卫星信号的采集和基带信号处理,并将处理结果通过以太网实时传送到Simulink设计的跟踪环路进行处理,在处理完成后反馈到FPGA的基带处理单元,完成卫星信号的捕获和跟踪。经测试,该系统实现了卫星信号的捕获和跟踪,验证了该平台的有效性和准确性,提高了GPS跟踪环路的设计、调试、验证、实现的效率,对快速开发卫星导航芯片和系统具有积极作用。     

GPS伪卫星发射机的测试和技术研究

以一颗自主研发的GPS伪卫星为例,主要介绍了对于GPS伪卫星发射机的测试方法。首先介绍了伪卫星发射机的原理与设计以及各个主要模块。随后,逐一描述了对这些模块所进行的测试方法,并给出最终测试结果。最后,总结和分析了这些结果对伪卫星正常工作的影响。分析结果表明,该伪卫星的设计,达到了设计指标,满足了实用需求,其测试和分析方式具有普适性,能够应用于一般伪卫星的测试。     

基于ZigBee技术的室内定位系统算法研究及实现

随着当今社会城市化进程的快速发展,人们对于在复杂环境内的定位需求越来越迫切。由于建筑物的遮挡使得GPS定位在室内不容易实现。文中设计了一种基于ZigBee技术的室内定位系统（IPS）的解决方案。结合信号强度测距法（RSSI）与场景指纹定位法,提出RSS场景指纹定位法。该算法采用RSS“场景特征信息”作为定位场景的“指纹信息”,来建立“指纹信息”数据库,并通过TI公司的Z-stack的硬件平台实现了该算法。测试结果表明,该定位系统在覆盖超过20m＊20 m的面积里使用4个参考节点就能以2 m以内的平均定位误差实现室内定位,满足普通的定位需求。     

组件式软件GPS接收机的研究与设计

设计了面向嵌入式系统易于集成的组件式软件GPS接收机,有三种工作模式：自主式、快照式和辅助式，根据应用环境的变化，该接收机灵活切换工作模式，可在占用寄主CPU时间很少和功耗很低的情况下提供稳定的定位信息。现场测式结果表明，该组件式软件GPS接收机具有可靠的稳定度和较好的定位精度，可以满足物流运输和车辆监控的需要。     

基于干扰抵消的GPS伪卫星抗远近效应方法研究

针对GPS伪卫星导航系统中出现的"远近效应"问题,提出了一种新的应用于GPS接收机端的解决方法。利用发生"远近效应"时不同通道间相关峰值的差值判断出强干扰信号,重构强干扰并将其从接收信号中抵消。建立了系统模型,给出了该方法的实现原理框图,并详细分析了该方法的性能。仿真和信噪比分析都表明,该方法有较好的抗"远近效应"能力,适合GPS伪卫星导航系统应用。     

Spoofing Signal Generation Based on Manipulation of Code Delay and Doppler Frequency of Authentic GPS Signal

We propose an efficient spoofing signal generation method that uses the processing results of a global positioning system (GPS) receiver for authentic GPS signals. Conventional methods of generating spoofing signals use expensive GPS simulators because the structures of the spoofing signals must be almost identical to those of the GPS signals. Simulators require GPS ephemeris at a specific time and target position. Subsequently, a complicated process is used to generate navigation data using the ephemeris and model error sources such as the satellite clock bias and ionospheric delay. In contrast, the proposed method can generate spoofing signals for the desired target position without requiring GPS simulators; it does so by adjusting the signal processing results of the receiver. Using the navigation results of the receiver, such as position and velocity, the pseudorange delay and spoofing Doppler frequency between the estimated position of the receiver and the target spoofing position are obtained; these are then applied to shift the signal-tracking results of the receiver to create a new signal for the target spoofing position. Our experimental results indicate that the proposed algorithm can effectively generate spoofing signals with characteristics highly similar to those of authentic GPS signals. In addition, we confirmed that the spoofing signals generated by the proposed method are difficult to be detected using conventional spoofing detection techniques.

     

虚拟星座伪卫星和双泄漏电缆覆盖的室内定位

为增强室内卫星导航信号,提出了一种双泄漏电缆覆盖的虚拟星座伪卫星室内二维定位方法。采用卫星导航模拟器产生多路虚拟轨道卫星信号,同时激励相互垂直的双泄漏电缆的末端,信号沿泄漏电缆轴向传输的同时,通过外导体上的一系列槽孔向室内空间辐射卫星导航信号,使卫星导航接收机能直接定位,输出概略位置和伪距观测量,再利用卫星间伪距差的二维定位算法对接收机位置进行二次解算。通过搭建硬件系统进行实地测试,证明能达到室内伪距定位的米级精度。     

改进的裂变自举粒子滤波算法在GPS导航系统中的应用

为了提高全球定位系统GPS的定位精度和可靠性,提出了一种基于裂变自举粒子滤波FBPF的GPS定位系统算法。根据GPS输出的参数之间的相互联系建立了系统的状态方程,并应用于对GPS接收数据进行滤波处理的改进FBPF算法中。GPS导航系统中采用DSP对GPS接收机的输出信号进行译码和滤波处理。     

基于无线网络的辅助GPS客户端设计

针对传统全球定位系统(GPS)在卫星信号微弱时定位情况差的问题,提出基于通用分组无线服务(GPRS)网络的辅助GPS定位方法。该方法通过在GPS模块中增加通信协议,实现GPRS无线通信功能,并利用GPRS传输辅助GPS所需的信息。介绍系统硬件组成及网络传输协议的软件设计。测试结果表明,该系统连接上网速度快,提高了GPS接收机在弱信号情况下的捕获能力,加快了GPS接收机的定位速度。     

一种GPS数据记录仪的设计实现

GPS定位广泛应用在个各行各业的定位系统中,针对一款高精度的GPS接收机,进行了一种实时GPS数据记录仪的系统设计;系统设计以C8051F020为主控处理器,通过控制程序将高精度差分GPS OEM模块接收的定位数据实时存储在CF卡中,主要包括GPS数据接收机配置和CF卡存储设计;同时,系统设计了基于Windows操作系统的专用上位机软件来进行扇区的读数和数据导出,其功能包括扇区区间的选择,扇区数据的导出,磁盘格式化等;通过完整的硬件和软件设计,在可供用户二次开发的GPS OEM板上设计实现了一种高精度的可配置的实时GPS数据记录仪;设计的GPS数据记录仪具有小巧,轻便,可稳定工作于恶劣环境等特点,并且可以满足单点和差分GPS数据的记录;通过功能试验和验证,该系统工作稳定且可靠性高。