基于UKF的高动态GPS信号参数估计研究

为了更好地适应高动态环境给GPS信号接收模型带来的非线性特性,提出了一种基于Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,简称为UKF)技术的高动态GPS信号参数估计方法。在分析高动态GPS载波相位模型和UKF原理的基础上,设计了高动态UKF估计器,对高动态GPS信号的相位、多普勒频率、频率变化率和频率二阶导数等参数进行了估计。通过仿真分析了该估计器的估计性能,仿真结果表明该方法在高动态环境中可以很好地跟踪GPS接收机动态信号。     

高动态GPS载波跟踪算法研究

为了寻求更好的高动态GPS载波跟踪解决方案,设计了适于高动态环境的基于参数估计的载波跟踪环路,分析了高动态GPS载波跟踪系统模型,比较了EKF、UKF和PF三种滤波算法的参数估计性能。在此基础上,完成了基于EKF、UKF和PF的载波跟踪环路的设计,并以JPL提出的高动态模型为例进行仿真验证。仿真结果表明,虽然这三种算法均能实现对高动态信号的精确跟踪,但总体而言,基于PF的载波跟踪环路具有更好的动态适应能力。另外,鉴于高动态GPS接收机应用场合的特殊性,又对PF滤波算法在非线性、非高斯GPS载波系统的假设下进行了仿真验证,结果显示了应用粒子滤波算法解决非高斯噪声干扰载波跟踪问题的可行性。     

GPS接收机伪码跟踪技术研究及仿真

高动态的接收机指在接收信号的载波附有较高的随时间变化的多普勒频移时仍能正常工作的接收机。GPS接收机主要通过载波叉积自动频率跟踪技术以及载波辅助技术等方法来应对高多普勒频移。本次重点研究了高动态GPS接收机扩频接收核心技术中与载波叉积自动频率跟踪技术相匹配的GOLD码跟踪技术，在此基础上建立了仿真的系统模型，并根据此模型应用Matlab simulink进行了具体的实现。     

基于周期图的瞬时GPS信号测速仿真研究

在某些特定的应用情况下,GPS接收机接收到的信号是非连续,或者是间段瞬时的.如何合理有效地利用间段的瞬时GPS信号进行定位、测速是个很有意义的课题.考虑在瞬时信号情况下GPS的测速问题,针对片段信号的特点提出了基于经典谱估计方法测量载体速度的方法.首先应用周期图法估计片段GPS信号的多普勒频移,计算视距变化率,然后建立视距变化率方程,进而求得接收机的速度.通过Matlab模拟的信号和GPS仿真器模拟产生的高动态信号仿真验证了多普勒频移的估计精度和用户速度的测量精度.     

基于IMM的高动态GPS接收机载波跟踪算法

利用交互式多模型的带宽自适应调整特性实现了高动态与静态环境下通用的GPS信号载波跟踪算法。仿真结果表明,该算法在保证满足高动态GPS信号载波跟踪要求的前提下,降低了静态时的频率跟踪误差,避免了不同动态环境下多个载波跟踪算法及切换方案的设计。     

高动态跳频载波跟踪技术

在无人机或导弹等高速运动目标间建立稳定、可靠的通信链路,需要突破高动态下的载波跟踪技术,考虑跳频通信系统的突发传输模式,本文提出基于开环最大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE)和扩展卡尔曼滤波跟踪算法的高动态载波信号跟踪技术.通过理论和仿真分析证实了该算法可有效克服传统环路的缺...     

一种改进的高动态GPS信号快速捕获算法

用相干平均法进行周期性弱信号检测,要求对信号有一定的先验知识,或通过计算能够确定信号周期,在GPS信号捕获应用中有一定的局限性.基于此,首先改进了传统的相于平矽法,不用确定信号周期,直接对中频信号进行频率补偿,使周期满足一定条件,提高了信噪比;然后结合FFT和平均相关算法各自在频谱分析中的优点,分别将其应用于多普勒频移和伪码相位的确定.通过对GPS实测数据和高动态模拟数据进行仿真实验验证,结果表明该算法运算量与传统的快捕算法相比大大减少,并且在较低信噪比的环境下是有效的.     

一种基于随机动态线性模型的重频分选的改进算法

分析了几种基于随机动态线性模型的重频分选算法,并在随机动态线性模型的基础上,提出了一种利用Kalman滤波进行重频分选的新算法。与传统的重频分选算法相比,该算法非常适用于对抖动PRI脉冲列的分选,尤其适用于多列脉冲交织在一起的情形。仿真结果表明,该算法在PRI变化范围已知的情况下对抖动PRI脉冲列的分选效果良好。     

基于矢量频率锁定环的高动态GPS信号跟踪

研究了高动态环境下矢量跟踪算法在GPS接收机中的应用,提出了一种适合高动态环境的矢量频率跟踪算法。当接收机存在高动态时,与由其引起的多普勒频率的变化率相比,由卫星运动引起的多普勒频率的变化率非常小,多普勒频率的变化主要由接收机的动态引起。对各个通道来说接收机的速度与加速度等状态信息是共同的,因此利用矢量跟踪的方法从各个通道的量测数据中直接估计接收机的速度、加速度等状态,可以有比通常的标量跟踪更低的跟踪门限,而在相同的载噪比下,可以有比通常的标量跟踪更好的估计精度。给出了一种适合高动态环境的矢量频率锁定环(VFLL)的结构,详细分析了导航滤波器的系统转移方程与量测方程,讨论了导航滤波器的实现。利用非线性估计的方法代替鉴频器提取频率误差,提高矢量跟踪的性能。由于矢量跟踪的性能是与想定相关的,在典型的高动态情景下,根据具体的想定,利用仿真的方法分析了矢量频率锁定环的跟踪性能。仿真结果表明矢量跟踪在高动态环境下可以有比标量跟踪更好的优势,能很好地跟踪GPS接收机的高动态信号。     

基于“当前”统计模型的高动态GPS信号跟踪算法

提出了一种新的高动态GPS信号跟踪算法,基于＂当前＂统计模型对载波瞬时相位过程、瞬时频率及瞬时频率变化率过程进行建模;在此基础上,结合系统状态方程为线性而量测方程为非线性的特性,采用简化UKF算法对信号参数进行估计,同时采用EKF和标准UKF滤波算法在同等条件下对信号参数进行估计比对。仿真结果表明对信号参数所建模型能真实反映信号的过程,验证了所建模型的正确性的;简化UKF参数估计结果不仅精度与标准UKF相当且具有较高的运算效率,能更好满足高动态下的实时性需求。

Abstract：

A new high dynamic GPS signal tracking algorithm was proposed.Based on current statistical model,a new model for the GPS signal transitional process was established.Since the system involved a linear state equation and a nonlinear measurement equation,a simple Unscented Kalman Filter （UKF） algorithm was applied to estimation the signal parameters.For comparison purpose,an Extended Kalman Filter （EKF） algorithm and a standard UKF algorithm were also applied to the system to illustrate the effectiveness of the proposed filtering algorithm.Simulation results show that the new model can precisely represent the real signal process,and the simple UKF algorithm achieves high precision comparable to standard UKF with higher operation efficiency.Therefore,the new model and the proposed algorithm can satisfy real time requirement in high dynamic environment.     

The 12th International Conference on Service Systems and Service Management ICSSSM'15

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THE 8~(th) INTERNATIONAL CONGRESS ON INDUSTRIAL AND APPLIED MATHEMATICS

正August 10-14,2015Beijing,ChinaThe International Congress on Industrial and Applied Mathematics(ICIAM)is the premier international congress in the field of applied mathematics held every four years under the auspices of the International Council for Industrial and Applied Mathematics.From August 10 to 14,2015,mathematicians,scientists     

2014 List of Referees

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《Journal of Systems Science and Systems Engineering》Contents of Volume 23,2014

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TSINGHUA UNIVERSITY,Beijing, China

正AF:Any Field The School of Economics and Management at Tsinghua University(Tsinghua SEM)invites applications for faculty positions at all levels(Assistant Professor,Associate Professor and Full Professor)in any fields of business administration and management.Tsinghua SEM is the only school     

Enterprise resource planning implementation decision & optimization models

To study the uncertain optimization problems on implementation schedule, time-cost trade-off and quality in enterprise resource planning (ERP) implementation, combined with program evaluation and review technique (PERT), some optimization models are proposed, which include the implementation schedule model, the timecost trade-off model, the quality model, and the implementation time-cost-quality synthetic optimization model. A PERT-embedded genetic algorithm (GA) based on stochastic simulation technique is introduced to the optimization models solution. Finally, an example is presented to show that the models and algorithm are reasonable and effective, which can offer a reliable quantitative decision method for ERP implementation.     

分布交互仿真技术综述

介绍了ＤＩＳ的技术特点,综述了ＤＩＳ中关键技术和相关技术,并对目前ＤＩＳ发展过程中遇到的问题进行了深入的分析与论证。