动态和噪声环境下伪码和载波联合测距算法研究

在分析伪码和载波跟踪环性能的基础上,给出了跟踪环路的最优带宽.根据实时估计的信噪比动态的更新环路带宽,减小噪声带来的跟踪误差.针对载体的动态性利用AFC算法快速得到多普勒频率,并利用载波辅助伪码跟踪环路,可以在较窄的环路带宽下跟踪高动态的扩频信号,从而可以很好地抑制宽带噪声,提高跟踪精度.理论分析和仿真表明,该方法能有效改善环路的动态性能和跟踪精度,满足系统要求.     

基于自适应卡尔曼滤波的GNSS矢量锁定环路

为了减小卫星信号信噪比变化对全球导航卫星系统(GNSS)接收机当中矢量锁定环路(VLL)的不良影响,使用一种基于新息的自适应卡尔曼滤波方法对其改进,以实现对VLL滤波器观测噪声协方差矩阵的实时调整．使用后处理软件全球定位系统(GPS)接收机处理信号发生器产生的中频数据以对提出的方法进行验证．实验结果表明,相对于传统标量环路(SLL),基于自适应卡尔曼滤波的VLL可以在信噪比降低甚至可见卫星数目不足的环境下工作,其载波频率跟踪精度及导航定位解精度均优于固定参数矢量环路和传统标量环路．     

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。     

全球导航卫星系统矢量载波环的设计与分析

为了减弱在传统跟踪算法中不良通道或者解算错误带来的影响,提出自适应载波跟踪算法.算法的基本思想是通过矢量环辅助标量环而不是完全替代标量环实现信号的跟踪.它在每个跟踪通道里添加一个卡尔曼滤波器,该滤波器利用当前鉴频器输出的频率残差与导航处理器反馈的载波频率进行环路更新;根据两者的方差,自动调节通道滤波器的增益因子,保持更加准确的载波估计频率.不同于传统矢量跟踪算法必须在完成导航解算后才更新跟踪环路,改进算法运行在每个跟踪通道上并根据环路积分间隔更新跟踪环路,因此可以在低解算速率的要求下跟踪更大的动态范围.改进算法结合了矢量与标量环路两者的优势,具有矩阵小和数据处理简单的特点.仿真结果表明,该算法较传统算法提高了信号跟踪的准确性和鲁棒性.     

BPSK调制高动态遥测接收机的设计

针对BPSK调制的高动态遥测接收机的多普勒频率漂移大和码元符号周期随着多普勒变化的问题,提出了一种全数字的接收机结构,研究了载波频率跟踪和码元符号定时跟踪的跟踪算法,指出了跟踪环路的稳定条件.仿真验证了该算法和接收机结构的可行性,结果表明,该接收机在初始频偏23 kHz、加速度20g、载波初始相位π/2、码环初始偏差5...     

星间激光干涉仪中频载波跟踪技术研究

针对星间激光干涉测距系统高动态载波跟踪的需求,提出了一种基于锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的载波跟踪算法,采用改进后的叉积自动频率跟踪环(CPAFC)进行频率牵引,采用科斯塔斯环对载波相位进行高精度跟踪,有效解决了高动态条件下环路跟踪精度和动态适应性能之间的矛盾。基于simulink搭建了模块化仿真系统,对载波环路的性能进行了仿真,结果表明该跟踪环路能够适应±6 kHz/s的环路动态,可用于星间激光干涉仪高动态载波信号的稳定跟踪。     

微弱GPS信号矢量频率锁定环设计

载波跟踪环是传统独立式GPS接收机最脆弱的环节,针对弱信号环境下其比伪码跟踪环路更容易失锁的问题,本文给出一种基于矢量频率锁定环(vector-frequency lock loop,VFLL)的载波跟踪方法。给出VFLL理论推导及实现过程,并以最小二乘估计方法证明VFLL在载波跟踪性能上优于频率锁定环(frequency lock loop,FLL)。静止场景时9颗卫星实验结果显示,本文给出的方法能够实现14 d B/Hz微弱GPS信号的载波跟踪。     

多径信道下扩频导航信号跟踪性能研究

针对扩频导航信号多径信道下信号跟踪性能,分析了时延小于一个码片的多径信号对导航信号伪码相位和载波相位跟踪误差的影响,并建立跟踪环路的数学模型,在考虑多径信号的基础上分析了混合信号相位跟踪的数学模型,分析了混合信号下伪码跟踪环和载波相位跟踪环相位跟踪的性能.在数学模型分析的基础上,对伪码相位跟踪和载波相位跟踪性能进行了计算机仿真.结果表明,多径信号引入相位测量误差与多径信号的幅度、相埘直达信号伪码相位和载波相位时延有关,并且伪码相位时延与载波相位时延之间相互影响.关键字:多径信道;伪码跟踪;载波跟踪;跟踪性能进行了计算机仿真.结果表明,多径信号引入相位测量误差与多径信号的幅度、相对直达信号伪码相位和载波相痊时延有关,并且伪码相位时延与载波相位时延之间相互影响.     

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.     

载波相位辅助消除伪码多径误差的算法研究

随着差分技术的发展,影响卫星导航接收机定位精度的典型误差源大多被消除,而多路径效应仍然是造成接收机定位误差的主要因素。该文分析了多路径效应对伪码测量量和载波相位测量量的影响。利用载波多路径误差源小于伪码多路径误差的性质,提出了一种针对伪码接收机的低复杂度的载波辅助伪码抗多径算法,并对算法进行了深入讨论和分析。该算法将接收机伪码测量量中的多路径误差由数十米减小到亚米级,大大提高了伪码接收机的定位精度。系统仿真证明了该算法的正确性。     

改进的基于四象限反正切函数的鉴别器算法

为了解决GPS接收机载波跟踪环路中鉴别器算法运算量大的问题,提出了一种改进的锁相环和锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法。环路通过共用的四象限反正切函数单元和校正函数,使得锁相环对导航数据跳变不敏感,锁频环能够克服频率调整模糊度。此外,还在加性高斯白噪声条件下通过仿真对鉴别器算法中的参数设置问题进行了讨论。理论分析对比和仿真实验表明:该改进的鉴别器算法不但具有良好的鉴相和鉴频能力,而且与传统鉴别器算法相比具有运算量小、复杂度低的特点,从而达到提高载波跟踪环路的运算速度,减少系统资源占用的目的。     

基于自适应容积卡尔曼滤波的矢量跟踪算法

当前矢量跟踪环路中,鉴别器的输出受噪声影响存在较大误差,针对该问题,提出使用容积卡尔曼滤波器代替鉴别器的算法,对I/Q支路数据进行滤波处理,输出码相位误差和载波频率误差。该算法不仅可以规避鉴别器的非线性问题,而且可以降低噪声的影响。同时,使用容积卡尔曼滤波算法处理非线性的I/Q支路数据,有效地保证了数据处理的精度。针对噪声是未知或时变的特点,采用新息协方差对量测噪声的协方差矩阵进行实时估计,提高了算法应对环境噪声变化的鲁棒性。将新算法与基于鉴别器方式的矢量跟踪算法进行对比验证,实验数据表明,改进后算法输出的码相位误差和载波频率误差更小,用户位置和速度的解算精度也更高。     

MIMU辅助旋转弹丸GPS接收机跟踪环路设计

在GPS导航定位系统中,多普勒频移直接影响接收机的跟踪性能.为了克服多普勒频移的影响,对高速旋转的弹载单天线GPS接收机跟踪环路进行了研究.分析了弹丸旋转产生的复杂多普勒频移的影响因素,给出了多普勒频移的数学模型,提出采用MIMU估计多普勒频移的方法设计二阶载波跟踪环路,建立了环路的模型,并对环路的跟踪性能进行了MATLAB仿真.结果表明:MIMU辅助的跟踪环路与无辅助的跟踪环路比较,带宽窄,能有效地抑制噪声干扰,较好地实现了对旋转信号的跟踪.     

一种正交时频码及其应用

为了提高系统容量,简化接收机结构,构造了一种新的正交码组——正交时频码,并基于提出的正交码构造了一个新的多载波码分多址方案.该方案采用正交时频码作为地址码,不仅提高了码字利用率,而且提高了系统的总容量,同时简化了信道估计和载波恢复算法.接收机采用Rake接收机结构不仅可以获得频率分集增益,而且可以同时完成信道估计和载波恢复.从理论上分析了正交时频码的构造和特性;其次给出了系统发射机和接收机结构以及仿真结果.仿真结果与理论分析结果相符.     

数字滤波在无线电载波跟踪环中的应用

提出了一种用数字滤波方法提取飞行品多普勒频率的方法，采用二阶锁相环捕获多普勒频率，用三阶锁相环进行载波跟踪和滤波，环路滤波由数字滤波器实现，多普勒频率fd可直接从环路数控振荡器DCO中提取，环路可由计算机进行频率预置、引导。在无线电统一载波测控系统接收机子系统中应用，效果良好。     

基于接收机信号重构的OFDM系统频偏估计算法

利用接收机判决后的OFDM信息数据重构FFT以前的OFDM信号 ,提出了一种OFDM系统中频偏估计的新方法 ,进而得到一种载波频率跟踪方法 .该方法具有不需要引导符号 ,算法简单 ,跟踪精度高等优点 .本文利用 6 4载波 1 6QAM的OFDM系统进行了仿真 ,结果表明 ,该方法对频偏的估计精度相当高 ,当系统存在 1 0 %的初始相对频偏时 ,对信噪比为 1 5dB和 1 8dB的AWGN信道的情形 ,利用本文频偏估计算法构成的跟踪算法仍有很好的跟踪能力     

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。     

伪码测距中码跟踪环的设计与实现

码跟踪环的设计是伪码测距系统的一个关键环节，其参数的选择对环路跟踪曲线影响很大。从分析环路特性的角度出发，详细阐述了环路的设计方法，给出了实际的参考与测试结果，这对于跟踪环的工程实践具有一定的参考价值。     

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。