消除多径干扰在列车定位的研究

GPS用于列车定位时,接收机需快速捕获其视野范围内的卫星。接收机在多径效应和遮挡严重的情况下无法精确和快速的定位。本文提出一种分析接收机与周围障碍物位置关系来确定接收机直视范围内的定位卫星数量的辅助方法,通过此方法可以排除发生多径效应的卫星信号、减小定位误差、提高定位精度。     

基于RHT斜率抑制法和自适应载波信号跟踪的多径抑制算法研究

从传统的接收机环路多径抑制方法出发，通过纠正码环相关曲线畸变和自适应载波信号更新机制跟踪弱动态载波信号两个层次，并行减缓多径效应对接收机跟踪捕获带来的延迟影响。首先，针对码环内部函数畸变带来的自相关迭代误差问题，利用机器学习领域中的随机霍夫变换(RHT)斜率检测法辅助减小窄相关器的误差；其次，设计了一种自适应阈值载波跟踪信号状态模型，用于解决高遮挡低载噪比(CNR)条件下的信号跟踪受限问题。从不同的角度将该方法与现有方法做了对比和分析，结果表明：应用RHT斜率抑制法辅助自适应增强载波信号跟踪的定位模型性能相较于传统的高分辨率技术(HRC)和卡尔曼滤波(KF)载波跟踪方法均有明显的提升，其中本文提出的方法可以在1.8 s左右的信号延迟时及时恢复载波信号失锁。此外，从最终的定位结果可知，实验场景中多径(MP)效应较强的D区域，定位误差的均方根误差(RMSE)降低了6.3 m.     

GNSS多径干扰抑制的相关器技术

相关器技术是利用相关器结构或相关函数的处理来抑制多径干扰或补偿多径误差的技术,广泛应用于全球导航卫星系统(GNSS)接收机的干扰抑制,主要包括窄相关技术、Strobe相关器、Shaping相关器、MET技术、多径不变点技术以及MEDLL技术。探讨了它们抑制多径干扰的原理和实现方式,分析了剩余跟踪误差情况,总结了相关技术的应用和发展现状。     

消除GPS多径误差的重构相关曲线法研究

无论是单条或者多条多径信号,都会对GPS测量造成主要的和难以克服的多径误差.多径误差的直接表现就是使得GPS接收机输入信号与本地C/A码发生器复制信号的相关曲线的峰值点发生偏移.为此,以相关曲线峰值点偏移特征为研究对象,提出一种消除多径效应引起的GPS伪距测量误差的新方法.该方法通过重构相关曲线,使其峰值点与直达信号的峰值点位于同一相关延迟点上,并使二者相关码片的宽度相等,从而消除延迟锁定环(DLL)的跟踪误差.仿真结果表明,该方法简单有效.     

卫星导航增强系统中一种天线阵抑制多径方法研究

本文对卫星导航增强终端的天线阵多径抑制方法展开研究,设计多相关器数字接收机结构.天线阵各阵元接收信号数字化后,在导航接收机的每个通道内,相关处理出各阵元接收该通道跟踪卫星的载波相位,进行相干信号二维来波方向估计、数字波束形成,跟踪相应卫星信号,抑制其多径.本文研究分析了立体阵来波方向估计方法,及立体阵估计相干来波方向的去相干方法.电偶极子组成立体天线阵——球体阵,接收相干来波,体积小,结构紧凑.X,Y,Z轴三个线阵分别采用前后向平滑技术去相干,组成去相干后的接收数据相关矩阵,用MUSIC方法估计出相干来波的二维方向,不需要对估计出的来波方向进行匹配.结合卫星直达信号来波方向的导航电文处理结果,确认多径的来波方向.本文仿真中用估计出的卫星直达信号来波方向和多径信号来波方向形成权值,使天线阵波束形成指向卫星直达信号方向,零陷指向多径入射方向,抑制多径干扰.     

自适应遗传算法抑制复杂短时延Galileo BOC(1,1)多径

针对传统GPS多径抑制算法无法在复杂短时延多径情况下准确估计出Galileo BOC(1,1)多径信号,提出一种隐含多径数量参数的多径模型,并构造自适应遗传算法对实际多径信号进行估计.当实际多径参数变化不大时,引用上次估计的多径参数,直到多径模型发生较大变化时,再启动遗传算法进行多径估计.城市峡谷中多径信号频繁消失和出现,而文算法中隐含对消失多径信号的估计,当消失的多径信号再次出现时,可以快速获得多径估计模型.本算法对于BOC(1,1)多径信号估计更加准确,有效地减小复杂短时延多径环境下每个通道的伪距测量误差,从而提高了Galileo接收机的定位精度,并且在一定程度上减小了计算量.     

GPS接收机载波同步环路的研究

GPS全球定位系统是由美国研制的,利用卫星进行导航定位的系统,已经得到了广泛的应用.GPS接收机的用途就是实现定位功能.GPS接收机对GPS信号中的载波信号进行捕获和跟踪是导航定位的基础.为此,本文对GPS接收机捕获和跟踪载波信号进行研究,采用COSTAS环来实现载波的捕获与跟踪.并在MATLAB环境下进行仿真验证,来检验捕获和跟踪GPS信号载波的能力.     

码相关参考波形技术在BOC信号接收中的多径抑制性能研究

码相关参考波形（CCRW）技术是一类通过改变码跟踪环路的本地参考信号波形来改善GNSS接收机多径抑制性能的技术的总称.本文对五种波形的CCRW技术在BOC信号接收中的应用及其码跟踪性能进行了分析仿真,其中三种技术为首次应用于BOC接收机中;文中提出了三种基于多径误差包络的多径抑制性能评估指标,并根据这些指标对五种波形的CCRW技术应用于BOC信号时的多径抑制性能进行了定量的比较,得出的结果为针对BOC信号接收机的多径抑制技术设计提供了指导方向.     

低角雷达多径效应预测系统设计与仿真

地海面引起的多径散射效应,使得雷达低角工作时产生多径误差,进而影响雷达的跟踪测量精度,甚至会使雷达完全失去对目标的跟踪测量能力.这里首先给出了地海面的散射计算公式,然后进行了多径效应散射预测软件设计,最后应用多径效应散射预测软件对几种环境条件进行了仿真与分析.     

基于联合角度—时延估计的多径信号抑制方法

为减小卫星导航信号受到多径干扰的影响,提出基于联合角度—时延估计的抑制多径干扰方法.该方法采用检测和比较多路信号相对时延的方法来区分直达和多径信号,设定最小时延对应的入射角为期望波达方向,并通过波束形成来抑制多径信号,从而达到减小多径误差的目的.仿真结果显示,该方法在直达信号较强和较弱的环境下能有效抑制多径影响.     

高动态环境下高灵敏度GPS跟踪环路算法的研究

随着用户对接收机性能要求的不断提高,GNSS接收机在高动态环境下实现高灵敏度、高定位精度的定位性能成为研究的热点。在GNSS接收机中,传统跟踪环路在高动态情况下难以满足用户对定位精度的要求。针对复杂环境下GNSS接收机定位精度不高的问题,提出了高灵敏度GPS跟踪环路算法以改善GPS接收器的定位精度,通过经典超前—滞后延迟锁定环对码延时跟踪,并结合三阶PLL对载波相位跟踪。仿真实验表明:通过对中频信号码相位和载波相位估计,避免了使用传统FLL进行频率估计引起的码延迟效应和近似误差。与传统跟踪环路相比,在动态环境下码跟踪误差明显小于传统跟踪环路。     

GNSS接收机抗多径技术研究

多径信号是影响GNSS接收机测量精度的主要误差源。本文首先分析了多径信号特性及对测距性能的影响,然后从抗多径天线和接收机抗多径算法两方面的对接收机的抗多径技术进行了阐述,工程验证情况表明,可以较好地抑制多径信号。     

卫星导航信号设计中的抗多径性能分析

针对传统的多径误差分析方法难以对信号体制设计提供直接的理论指导,提出有限带宽条件下码跟踪多径误差的理论分析方法.在小误差假设条件下,基于线形等效模型推导了多径误差包络的理论表达式,并进行了仿真验证.仿真结果表明,当多径直达信号幅度比(MDR)为-10 dB时,该理论分析方法的偏差小于3%.在相关器间隔趋于0的极限条件下,给出了多径误差包络的理论下界表达式.结果表明:多径误差包络的理论下界取决于多径直达信号幅度比、导航信号自相关函数的一阶导数、导航信号的Gabor带宽以及波动函数;增大信号带宽和增加信号功率谱的高频分量可以减小码跟踪多径误差.     

基于因子图的无人喷雾机多源融合定位

针对果林环境GPS信号容易丢失,造成农机位姿估计误差较大的问题,提出了一种基于因子图的喷雾机多源融合定位方法.采用集成彩色和深度相机与IMU的RealSense D435i传感器,感知无人喷雾机周围环境信息.通过改进的自适应阈值均匀Harris角点提取方法,利用金字塔LK光流算法跟踪匹配角点,使用迭代最近点算法估计相机运动,最终采用因子图优化算法迭代优化位姿估计误差.试验在林间道路进行,改进的方法与惯性组合导航相比,在GPS信号丢失时可以有效地实时估计喷雾机位姿,试验测试距离总共112.39 m,多传感器融合后的位姿更新频率约为50 Hz.结果表明:喷雾机定位均方根误差减少了0.816 m,最大误差减少了4.613 m,姿态角度估计最大误差减少了2.713°.     

GPS接收机在探月高速再入返回中的应用

在我国探月工程3期高速再入返回飞行任务中,惯性导航单元（IMU）为主要的导航敏感器.针对惯性器件误差累积特性引起测量误差恶化问题,提出了一种适用于高速再入返回场景、轻小型化、快速定位的GPS接收机,可与IMU数据融合实现轨道误差修正.飞行验证结果表明:GPS接收机在轨道高度4 911.3 km处实现首次定位,飞行过程中有效定位时间达16 min,两次穿越大气层中"黑障"区域.精度评估结果表明,GPS接收机位置均方根误差为3.67 m:速度均方根误差为0.19 m/s.该GPS接收机满足探月高速再入返回飞行任务要求,也可应用于中低轨道微小卫星和深空再入返回航天器.      

采用相关曲线偏差的导航卫星多径信号分离方法

为解决卫星导航信号中提取多径分量困难的问题,提出了一种利用相关曲线偏差(SCB)分离导航卫星多径信号的方法(MSCB)。首先建立包含多径分量的接收信号模型;然后分析SCB偏差与多径信号幅值、延迟与相位之间的关系,得到不同多径延迟条件下两种不同的SCB偏差形状;最后通过SCB拐点估计出多径信号参数。基于北斗和GPS导航卫星的实验结果表明:MSCB方法能够有效地将来自地面与卫星自身的多径分量(或类似多径分量)特征参数提取出来,将多径分辨率从米级提高到分米甚至厘米级别,其估计标准差仅为传统多径估计延迟锁定环路算法的1/6左右,为未来多径信号的建模与分析提供了一种新的有效方法。     

天波超视距雷达多径信道均衡方法

具有大范围、远距离、隐身和超低空目标探测等特点的天波超视距雷达已成为目前雷达领域研究的重点技术之一.针对天波超视距雷达工作中多径效应对雷达回波信号的污染问题,提出了一种抑制多径污染的信道均衡方法.首先利用已知的训练序列对多径信道进行估计,然后利用具有一定结构的滤波器实现信道的均衡,最终达到了抑制多径信道对雷达回波信号影响的目的.仿真实验证明,该方法可以有效地对多径效应引起雷达回波信号的污染进行抑制,进而提高雷达对目标的检测能力.     

DGPS在船舶导航定位应用中多径效应的分析

分析了ＧＰＳ多径效应的机理，论述了船舶导航定位应用中岸台与运动台多径噪声的统计特性和频谱特性。分析了非相干包络相关延时锁相环作伪距检测器时，多径噪声时延对直达信号时延估计的影响，指出动态ＤＧＰＳ工作方式时多径噪声可能达到ＧＰＳ工作方式时的倍。     

基于多卫星的GPS中频信号生成方法

提出一种GPS中频数字信号的生成方法,以实现信噪比和多普勒频移均可调的多卫星GPS信号的模拟,可为软件接收机技术以及基于微弱信号处理的高灵敏度GPS接收机的研究提供可靠的信息源.根据接收机中信号处理模块的功能架构提出GPS中频信号模型,并使用真实伪距和载波相位等GPS原始数据、多卫星的导航信息和强度可调的噪声信号模型等拟合出GPS的中频信号.通过捕获、跟踪和导航电文解调等实验结果表明,生成的信号完全具备GPS信号的所有特征,可用于软件接收机的定位解算.     

GPS软件接收机的多径包络分析及仿真研究

为了研究GPS系统中GPS定位最大的误差源多径误差,采用三角形简化相关函数的方法,给出了多径包络误差的完整表达式,并进行了详细的仿真研究,仿真的结果和理论分析的结果都表明减小相关器的间隔,可以有效的降低多径误差。