接收机参数对北斗三号卫星伪距偏差影响研究

伪距偏差是抑制北斗系统服务能力提升的重要误差源,影响用户实时定位性能和卫星精密定轨处理.目前对北斗三号伪距偏差的分析研究与测量较少,文章首先从理论上分析了接收机的前端滤波带宽和相关器间隔对伪距偏差的影响,并对理论分析结果进行了仿真.然后在此基础上利用7.5 m大口径天线对北斗三号在轨卫星信号进行采集,使用软件接收机对卫星实测数据的伪距偏差进行测试验证,全面分析了前端滤波带宽和相关器间隔对北斗三号卫星信号伪距偏差的影响.根据理论分析和实测验证的结果,得到了接收机的相关器间隔和前端滤波带宽对北斗三号卫星B1I、B3I和B1C信号的伪距偏差影响范围.研究表明,通过合理设置接收机相关器间隔和前端滤波带宽,可有效减小北斗三号卫星信号伪距偏差,提升用户定位精度.     

卫星导航信道模型综述

卫星导航信道具有宽带、时变和城区复杂多径等特征,为了能够充分挖掘、有效预测和评估全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的性能,需要对各种环境中的卫星信道进行测量和建模研究,文中主要讨论了卫星导航信道的测量和建模及其研究进展.首先给出了信道建模的方法和与卫星导航相关的测量活动的汇总,然后讨论比较了几种常见的卫星导航信道模型,最后探讨了卫星导航信道建模面临的挑战以及未来的研究重点.     

存在伪码多普勒条件下的XFAST性能分析

推导了存在伪码多普勒及重叠引起噪声恶化条件下的XFAST(extended replica folding acquisition search technique)算法的捕获和虚警概率公式,与高精度仿真的结果吻合误差小于0.5dB.研究成果为XFAST算法参数优化、性能评估提供了理论和方法基础.将扩展复制重叠段数设为1,即可适用于常规捕获算法的精确建模和分析.     

基于NELDER-MEAD的GNSS欺骗干扰参数估计方法

欺骗干扰对关键领域的导航服务带来了重大挑战,因此有必要发展欺骗干扰监测系统,欺骗信号参数估计是欺骗干扰监测的重要组成部分。当欺骗信号的码相位与真实信号重叠时,无法采用多通道技术对真实信号和欺骗信号分别进行跟踪估计。本文通过分析小时延场景下的信号参数空间,引入导航信号相关峰形状、宽度等先验信息,提出了一种基于NELDER-MEAD的欺骗信号参数估计方法,利用NELDER-MEAD算法直接搜索信号的码相位,在此基础上采用最小二乘法对功率和载波相位进行估计,能够在减小计算量的同时准确估计出欺骗信号与真实信号的参数。仿真结果表明,本文方法的相关域搜索次数比传统MLE方法降低了90%以上。最后通过无线测试,验证了该方法在实际场景中的有效性。      

导航接收机中基于反正切鉴别器载波环路的分析及优化设计

该文首次给出了数字反正切鉴别器环路的精确建模和分析,得到了不同信噪比下的等效环路带宽和收敛区间,通过推导可知低信噪比下的等效环路带宽约为高信噪比下的1/3,收敛区间约为高信噪比下的1/2;低信噪比下振荡器短稳和动态应力引起的跟踪误差约为传统理论分析结果的9倍;输入信噪比降低10 dB,热噪声引起的跟踪误差约增加20 dB。通过仿真对等效环路带宽以及鉴别器方差分析的正确性进行了验证。最后,根据总跟踪误差与收敛区间的在不同信噪比下的关系,给出了反正切环路最低可稳定工作的信噪比门限以及对应的环路参数设计方法。该文的结论可用于导航接收机的精确设计。     

基于固定点迭代的Huber鲁棒容积卡尔曼滤波算法

对于非线性系统而言,容积卡尔曼滤波（Cubature Kalman Filter,CKF）算法是处理状态估计问题的一种有效方法,并且其在高斯噪声下可以获得良好的估计性能。然而,当噪声被重尾噪声污染时,其性能通常会急剧下降。为解决此问题,将Huber方法应用于CKF框架中,取代了传统的最小均方误差（Minimum Mean Square Error,MMSE）准则,以提高算法的鲁棒性。在所提算法中,通过将量测方程线性化构造了线性回归模型,并采用固定点迭代的方法求解基于Huber方法的最小化问题。因此,推导了基于固定点迭代的Huber鲁棒CKF（FP-IHCKF）算法,在该算法中先验信息和量测信息通过Huber方法进行了重构。通过对再入目标跟踪问题进行仿真,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

基于分段相关-视频积累方法的伪码串行捕获优化设计

本文主要针对载波多普勒下的伪码捕获问题,研究了基于分段相关-视频积累方法的伪码串行捕获系统的优化设计.通常的优化设计为假设峰值点的伪码相位偏差为0.但对于实际的捕获系统,由于接收到的伪码相位与本地伪码相位关系随机,在串行搜索过程中过门限值的伪码相位残差可能不为0,从而对捕获性能产生影响.本文主要分析伪码相位偏移残差对峰值点的信噪比和检测概率的影响,并给出了最大伪码相位偏移残差下的平均捕获时间表达式.同时基于平均捕获时间最小准则,给出了搜索步进推荐值.对虚警概率指定和未指定两种情况分别进行了优化设计,得到了最优的中频积累和视频积累设计值,该设计值与载噪比、多普勒容限等因素相关.研究成果可用于指导扩频接收机伪码捕获模块的设计.     

基于多相分解的BOC信号高效捕获算法

为了能够更好地利用频率资源,全球导航卫星系统的多种信号使用了二进制偏移载波（Binary Offset Carrier,BOC）调制.传统基于匹配滤波的BOC信号捕获算法为了防止相关峰中的零点降低检测概率,需要采用较小的码相位搜索间隔,这会大幅提升相关处理的计算复杂度.针对该问题,本文提出了基于多相分解的BOC信号高效捕获算法.该算法对捕获中的相关累加进行多相分解,通过基带数据重采样和选择特定码相位搜索间隔,实现了不同搜索相位下相关值的高效复用.对于北斗系统所采用的BOC(1,1)和BOC(14,2)调制,为了达到相同的检测性能,本文所提算法的计算复杂度仅约为传统算法的1/4和1/2,这对卫星导航终端的小型化和低功耗设计具有重要意义.     

带宽对BOC信号边带跟踪算法性能的影响分析

边带跟踪（BPSK-Like）算法由于实现复杂度低且可以继承BPSK信号成熟的技术而被广泛应用于BOC信号的跟踪中。它的基本思想是将BOC信号的上下边带建模为理想的BPSK信号,但是在对抗多径性能具有较高要求的场合,较宽的信号带宽使得上述建模存在较大的误差。针对这一不足,本文推导了BOC信号单边带接收的相关函数的解析表达形式,指出接收机带宽较宽时边带跟踪算法相关函数在整数倍的调制阶数的导数位置处会产生变形并影响相应早迟码间隔下的跟踪精度。