GPS信号空时处理后码跟踪误差的补偿方法

全球卫星定位系统（global position system, GPS）接收机使用空时自适应处理能够增益信号并抑制干扰,但空时自适应处理结构影响GPS信号的定位精度。首先推导空时自适应处理后,GPS信号与参考信号的相关波形,分析了空时处理对码跟踪的影响。然后在码跟踪过程中改进本地参考信号以补偿相关波形的误差,减少空时自适应处理后的码跟踪精度损失。仿真和实测结果验证了算法的有效性。     

基于单元相关的GPS L1C/A与L1C联合捕获算法

传统的全球定位系统(global positioning system,GPS) L1C/A码信号和新型L1C信号同处于L1频段(1575.42MHz),充分利用了有限的频带资源。基于此特点,针对GPS L1C/A和L1C信号联合捕获中多相关峰引起的误捕问题,提出一种新的单元相关的方法。将本地L1C/A和L1C码序列分别拆分为奇、偶两个单元信号,对单元信号与接收信号的单元相关函数进行重组,完全消除L1C/A码信号引起的9个次峰,提高主峰峰值,得到尖锐的窄相关峰。仿真结果表明,该方法得到的相关峰跨度为0.5个码片,大大提高捕获精度,且捕获灵敏度比单通道联捕提高约2 dBHz,同时算法复杂度低,可应用于工程实际。     

基于分裂基FFT的L1辅助L2C双频GPS信号快速捕获

室外无人搬运车(automatic guided vehicle, AGV)运输和未来的无人驾驶智能汽车等对全球定位系统(global positioning system, GPS)高精度定位精度要求较高,GPS L1/L2C双频信号可以校正电离层误差从而提高GPS单机的定位精度。但L2C 民用中码/民用长码(civil moderate/civil long code, CM/CL)的长度远大于L1 粗捕获码(coarse/acquisition code, C/A),传统的捕获算法直接用于L2C信号会使捕获时间延长甚至导致捕获失效。对此,提出了利用捕获到的L1信号的多普勒频移和C/A码相位对L2 CM码进行辅助捕获,然后利用CM码码相位对CL码进行辅助捕获的方法,减小了L2C信号捕获的二维搜索范围;同时在相关运算中利用分裂基快速傅里叶变换(split radix fast Fourier transform, SFFT)代替传统的基2 FFT进一步降低了计算量。仿真结果表明,所提算法在运算量明显降低的情况下可以实现对L1/L2C双频信号的精确捕获。     

软件GPS接收机信号搜索捕获的仿真实验研究

信号搜索捕获是基于软件无线电(SDR)技术的软件GPS接收机(SGR)的重要组成部分,同时也影响软件GPS接收机的工作性能指标。通过特定设计的硬件实验装置获取了真实GPS数字中频信号,利用Matlab分别在时域和频域范围对信号搜索捕获进行了算法仿真,同时对GPS信号中C/A码产生也进行了仿真。根据信号搜索捕获理论结合仿真试验结果,对时/频域两类处理方法进行了分析和比较,认为基于FFT的频域搜索捕获方法是软件GPS接收机工程实现的合理选择。     

基于采样率变换与FFT的GPS系统C/A码捕获改进算法

针对全球定位系统民用粗码信号快速捕获算法速度慢、不易于硬件实现的不足,提出了基于采样率变换和FFT的GPS信号C/A码捕获算法。利用采样平均的方法把采样率为5Msps的输入信号降低为1.024Msps,然后利用FFT进行粗捕,得到粗略的伪码相位,最后对粗略的伪码相位周围的原始数据进行循环相关处理得到精确的伪码相位估计值,降低了对后续跟踪环的动态要求。仿真结果表明该算法运算量小可以快速实现C/A码的粗捕,得到高精度的捕获结果,同时该算法可以利用现有1024点的FFT处理核(IP),便于在硬件上实现。     

宽带相控阵雷达信号空时自适应仿真分析

常用的宽带雷达信号有线性调频脉冲信号、13位Barker码二相编码信号和频率步进信号等。在分析以上三种信号模糊函数的基础上，基于相控阵雷达空时自适应信号处理系统，针对以上三种不同信号的空时自适应处理进行仿真分析；在自适应处理过程中采用对角加戴SMI算法，使得自适应系统具有稳健性．仿真结果表明频率步进信号在距离高分辨应用场合中更具优势．     

基于小波处理的P码直捕及实现研究

相对于C/A码,GPS的P码信号不仅定位精度高,且具有很强的抗干扰和保密能力。由于P码信号具有多普勒频移大、码周期长以及码速率高等特点,给P码的直接捕获带来了很大的技术难度。提出了采用小波滤波进行辅助捕获的捕获策略。在辅助捕获阶段,通过小波处理,减低需处理数据的数据率,从而提高了搜索速度,经二维搜索估计出接收P码信号的相对时延和多普勒频率等先验信息。利用该先验信息指导同步跟踪电路对接收信号进行捕获、跟踪与同步,从而达到提高捕获速度、降低硬件资源消耗的目的。仿真结果证明了该辅助捕获策略的正确性。     

基于新算法的P码序列捕获处理器设计与实现

通常P码的捕获是利用C/A码来完成的。但是,考虑到实际的战场可用性,利用C/A码引导的P码捕获方式不再具有较好的可靠性。同时考虑到P码信号的特点,对P码信号进行直接、快速的相关捕获是首先要解决的问题。因此,在研究相应理论的基础上,对提出的新的P码直接捕获算法进行硬件设计,实现了P码序列捕获处理器。在实验室环境下对序列捕获处理器进行测试,结果验证序列捕获处理器可以有效捕获GPSP码信号。     

基于FPGA的GPS接收机相关器技术研究与实现

利用EDA技术和FPGA技术,研制出具有自主知识产权基于FPGA的GPS相关器。采用本地产生C/A码的超前、即时、滞后码与输入信号进行并行相关,并得到预检测值用于捕获GPS信号;重点设计载波NCO相位、载波周数、码相位、历元计数等测量数据产生模块,含该模块的GPS相关器可用于实现导航型和测量型接收机;阐述了GPS相关器各个模块的详细设计,并用VHDL在FPGA中实现了其全部设计。在Modelsim下进行功能仿真和时序仿真,仿真正确后下载到Xilinx Virtex-II Pro开发板中进行验证。运行结果表明设计的GPS相关器与微处理器配合可以完成GPS信号的基带信号处理。     

机载前视阵列雷达俯仰慢时间空时自适应处理

针对机载前视平面阵列雷达杂波抑制问题,提出了一种利用阵列俯仰维自由度和慢时间自由度进行空时二维自适应处理的方法。分析了该模型中杂波在俯仰多普勒平面的分布规律,通过采用多普勒频移方法补偿了杂波的距离非均匀性,与常规方位多普勒空时二维自适应处理方法不同,所提方法可以同时补偿杂波的主瓣和旁瓣。最后通过仿真实验将所提方法与三维空时自适应处理、传统方位慢时间二维自适应处理作了对比,证明了所提方法的优越性。     

GPS接收机相关器技术研究及FPGA实现

GPS接收机中的相关器设计是GPS接收机设计的一个关键技术之一.阐述了GPS相关器的工作原理和结构,对构成相关器的各个模块进行了详细的理论分析,利用本地产生的C/A码的超前、即时、滞后码与输入信号进行并行相关,提高了捕获的速度和精度,并用verilog硬件描述语言在FPGA中实现了GPS相关器的全部设计.设计中首先在modelsim下进行功能仿真,然后进行时序仿真,仿真通过后下载到Xilinx VirtexTM-II Pro开发板中进行验证.运行结果表明设计的相关器工作正常,性能可靠,与微处理器配合可以完成GPS信号的捕获和跟踪.     

机载雷达三维空时自适应相关域降维算法

由于利用了俯仰维的自适应能力,三维空时自适应处理(three-dimensional space-time adaptive processing, 3D-STAP)能够获得比传统二维空时自适应处理(2D-STAP)更好的性能,但同时在运算量和采样数目的要求都将急剧增大。为了克服这个问题,提出了一种基于相关域的机载雷达三维空时自适应降维算法,即利用空时相关矩阵的子矩阵,将最优空时处理的二次代价函数转化为两个二次代价函数,并迭代求解这两个二次代价函数的两个低维权向量,所提算法能够明显降低计算复杂度和样本数目要求。基于仿真和实测数据的实验验证了算法的有效性。     

高动态GPS/INS组合导航算法研究

首先介绍了新型深组合GPS/INS系统原理图及组合导航滤波算法。在该算法中，组合卡尔曼滤波器除完成INS误差及GPS接收机时钟误差的估计外，还参与了GPS码跟踪，即完成传统码跟踪环中环路滤波器的功能。采用自适应码跟踪误差估计器补偿组合卡尔曼滤波器测量值中的相关分量，从而消除了传统组合中不稳定的主要根源。然后进行了计算机仿真计算，仿真结果表明，新型深组合GPS/INS导航算法适用于机动性较高的载体。     

基于空时二维结构的低旁瓣宽带波束形成

在分析空时自适应处理结构的基础上,提出了一种工程上易于实现的低旁瓣波束形成算法.虚拟了不同幅度、不同频点、不同方位角的干扰源,使得空时二维方向图的主瓣指向期望信号来波方向的同时,在其他方向上形成低旁瓣,达到抑制干扰和噪声的目的.由于此算法权值是已知系数矩阵与当前时刻期望信号的空时二雏导向矢量的乘积,计算量简单,避免了传统线性约束算法中多次矩阵求逆的复杂运算,既保证了抗干扰性能又便于工程实现.     

Direct data domain approach to space-time adaptive processing

1.INTRODUCTIONFor airborne early warningradar,the pri mary objectiveisdetecting targets within severe interference environmentcharacterized by highlevels of groundclutter,jammerin-filtration,and other discrete interferers.Due to the mo-tion of the platform,the ground clutter received by air-borne radaris spread out inrange,spatial angle,and alsoover Doppler,which make the problem more complicat-ed.Space-ti me adaptive processing(STAP)techniquepromisesto be the best way to suppress clutte…     

小快拍数的线阵空时自适应处理方法

给出了一种用来进行抗混响的降雏空时自适应处理方法,尤其适合于在样本数据不足的情况下使用.该方法把待检测的空时数据划分为子组进行空时自适应处理,采用空时前后向平滑的方法来增加有效的样本数据数量,提高协方差矩阵的估计精度.对所有子组的输出进行相干叠加,不仅进一步提高了输出信混比,还减小了因子组处理而带来的空间和时间孔径的损失.利用实测运动声纳混响加仿真目标的方式对给出的方法性能进行了检验,表明该方法能够有效消除强混响,而且具有较高的稳健性.     

GNSS抗干扰接收机的自适应波束形成算法

针对全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）接收机的抗干扰问题,以空-时自适应天线阵列为研究对象,提出了组合的自适应波束形成算法。该算法首先采用子空间正交投影技术消除接收信号中的强干扰信号,然后通过最大化相关后信号载噪比（carrier to noise ratio, C/N₀）约束准则加强GNSS信号质量。仿真结果表明,相对于传统的最大化阵列输出信噪比准则,最大化相关后信号C/N₀准则能够提高信号载噪比约4 dB。并且提出的组合算法可使接收机在有效抑制干扰的同时,又能够大大提高信号的捕获和跟踪性能。     

对降维STAP机载雷达的延时混叠转发干扰方法分析

针对降维空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)在不满足独立同分布(independent identical distribution, IID)训练样本的需求时性能严重下降的问题,提出了一种改进的延时混叠转发干扰方法。该方法主要是通过延时混叠协同频率调制,产生多个距离单元分布可控的假目标,成为STAP前向滤波阶段选取的训练样本的一部分,从而破坏训练样本IID的条件,导致形成的空时自适应权产生主瓣畸变,最终无法获得真实的目标信息。仿真结果表明,该方法产生的假目标数目多且距离单元分布可控,降维STAP系统处理性能严重下降。