GNSS数据质量检测软件可视化研究及应用

GNSS观测数据质量是实现高精度导航定位的前提。介绍了目前GNSS数据质量检查软件的总体情况。针对TEQC软件可视性、交互性差,以及对高版本RINEX格式数据和北斗卫星导航定位系统(BDS)观测数据无法检测的实际。在对TEQC软件分析的基础上,进行了GNSS观测数据质量检测方法、软件可视化研究和功能实现,并给出了验证对比情况。     

基于虚拟仪器技术的数字符合测量系统设计与实现

根据符合测量和虚拟仪器原理,设计并搭建了数字符合测量系统,并通过测量标准源验证系统性能。该系统硬件部分主要由探测器和前端电子学组成,探测器选用了晶体尺寸为Ф40 mm×40 mm的FJ374型号的NaI(Tl)探头,同时选用BH1218型放大器对脉冲信号进行放大和成形,以匹配PCI-1714UL数据采集卡的采样频率(10 MHz)和输入电压范围(0～5 V);设计了数字符合的数据处理方案,使用LabVIEW编程虚拟仪器数据处理软件,该软件由数据采集、能谱测量、相对时延分析与符合事件甄别三个VI模块组成,实现并替代对应电子模块的功能,能够对采集到的数字信号进行处理,实现数字符合测量。使用该系统测量了~(60)Co标准源,通过测量能谱与相对时间谱确定最佳能窗范围与符合分辨时间,连续测量10次;该标准源的参考活度为101 906.5 Bq,测量结果为101 987.5 Bq,且10次测量的相对误差均在2%以内。实验结果验证了虚拟仪器软件各模块的功能,以及数字符合测量系统的性能。     

可变码长的OFCDM系统及其仿真分析

具有二维(2D)扩频方式的正交频分码分复用(OFCDM)系统,既能实现频率分集,又能兼顾时间分集,是未来第4代无线移动通信的高速数据传输系统。在实际扩频通信中,为了用户数足够多,且保证解扩接收的准确,需要的扩频码很长,因此文中在现有OFCDM系统之上,提出一种可变码长的OFCDM(VCL-OFCDM)系统,该系统仅需满足扩频码长度为子载波数的整数倍,使得系统可容纳的用户数增大,不再受子载波数目的限制。通过Matlab仿真表明:在同时具有时间选择性和频率选择性衰落信道中,VCL-OFCDM系统的性能优于1D系统性能;扩频码越长,VCL-OFCDM系统性能越好,当平均误码率为2×10-4,用户数为64时,扩频码为26×212系统比扩频码为26×210系统可多提供大约4.8 dB的信噪比增益。     

基于混沌加密60 GHz LDPC-OFDM-ROF传输系统性能

研究并实验验证基于低密度奇偶效验码(LDPC)和Logistic混沌加密技术提高正交频分复用(OFDM)信号在60 GHz光载无线通信(ROF)系统中的传输性能以及实现系统加密性。采用非规则长LDPC纠错编码用于降低光纤链路中的色散效应,利用Logistic序列对初始条件的敏感特性作为密钥,在物理层实现对OFDM-ROF系统数据进行加密传输。研究结果表明:2.5 Gb/s 64-QAM数据在下行链路传输了30 km标准单模光纤(SSMF),当误码率(BER)为1×10~(-3)时,LDPC编码接收机灵敏度至少提高10 d B;解调端没有Logistic密钥,可得到误码星座图,验证了其加密性以及其较强的纠错能力和抗色散能力。     

GNSS软件接收机算法设计与仿真测试

从GNSS（global navigation satellite system）软件接收机的总体结构出发,阐述了GNSS软件接收机基本原理,设计了GNSS软件接收机的信号相关器及其工作流程,介绍了基于FFT的码并行搜索策略,在信号跟踪中详细给出了载波环路中的鉴相器和鉴频器设计。对于导航定位解算,讨论了各项误差的处理方法,包括钟差和简化的等效对流层误差模型,并给出了最小二乘法的具体实现步骤。仿真结果表明,软件接收机中采用伪码并行捕获方法、DLL环与FLL环辅助下的PLL环路算法可获得良好的效果。在考虑星钟误差、对流层误差、电离层误差和地球自转引起的偏差等误差源的条件下,最小二乘法解算的单点定位结果满足要求。     

基于幅度振荡的天线圆周运动多径检测技术

多径干扰是全球导航卫星系统(GNSS)高精度应用的主要误差来源之一。地球同步轨道(GEO)卫星在北斗全球系统中的应用导致了极低的多径衰落频率,致使大部分基于测量域的多径检测技术失效。该文提出了基于天线圆周运动的多径检测技术。通过控制天线转动参数,提高多径衰落频率从而使接收信号的幅度振荡在频谱中易于区分,以检测多径干扰。在基于GNSS信号源生成的多径场景实验中,所提方法能有效检测出低于直达信号30dB的短时延多径干扰,且其性能优于基于载噪比(CNR)和码减载波(CMC)的多径检测方法。该方法大大缩短了多径检测时间,同时解决了GEO卫星多径检测问题。     

基于Linux＆Qt的嵌入式数字多用表图形用户界面设计

为设计嵌入式计算机仪器用户图形化（GUI）界面,在ARM处理器硬件平台上,采用Linux与Qt／Embedded技术开发出新型、智能、移植性强的嵌入式数字多用表的GUI软件,实验表明该软件界面友好、易于移植、调节灵活、使用方便,实践证明该设计是切实可行的,文中详细介绍仪器系统结构、系统软件的实现原理和设计方法,同时结合本软件的设计实例,分析Qt编程中串行接口的设置与数字多用表界面的实现。     

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。     

基于1stOpt软件的GNSS高程拟合研究

介绍了GNSS高程拟合模型中的平面函数模型和二次曲面函数模型、顾及EGM2008模型的"移去-拟合-恢复"法。并针对现有商用高程拟合软件计算模型单一且不具备对观测数据和平差数学模型进行统计假设检验功能的缺点,引入先进的数学拟合优化软件1stOpt去解决GNSS高程拟合问题。选取某输水工程控制网数据,利用1stOpt软件的通用全局优化算法制定两种方案求解二次曲面方程得到6个待定系数,并预测出待拟合点的正常高。实验结果表明,该软件计算方便、代码编写简单、计算精度高、假设检验功能强大。     

高动态场景下GNSS信号自适应载波跟踪算法

相对于城市应用场景,在高速飞行器上搭载的GNSS导航接收机需要承受更大的载波频率动态范围,且测量实时性要求较高,对载波环路的高精度跟踪提出了更高挑战.为此,本文提出了一种自适应载波跟踪算法,在载波跟踪环路中引入模糊控制器,随载波的频率变化自适应调整环路参数,在保证动态适应性的同时提高了测速精度.所提算法利用载波跟踪环路测量值计算模糊控制器的输入变量,采用单输入单输出的Takagi-Sugeno模糊控制模型,实时计算环路滤波器调节系数,具有结构简单且易于实现的特点.本文分别在固定多普勒频率、线性多普勒频率和正弦多普勒频率的场景下进行了分析和仿真.结果表明,所提算法能够在飞行器和接收机间径向运动速度范围±10 km/s,加速度范围±30g,输入载噪比40 dB Hz的条件下,以1 kHz的频率输出径向速度测量值,且测量误差小于3 m/s(1σ).     

采样频率偏移对卫星导航接收机的影响

为避免采样频率偏差给卫星导航接收机带来的符号位滑动、伪随机噪声码相位移动和载波相位偏差等问题，提出了一种改进的频率偏差估计方法．接收机的码跟踪环路以码速作为时间基准，对采样频率实际值与标称值之间的偏差进行跟踪，环路稳定后得到该偏差的估计值，其采样频率的准确度可提高到10^-7量级．将该估计值补偿到载波锁相环中。可减小由采样频率偏差带来的相位误差和多普勒频移偏差，从而使得导航接收机能正确解调信号，进一步提高了输出载波相位的准确度，为实现更高精度的定时和定位提供了可能性．     

导航接收机数字化射频前端的设计与验证

针对传统导航接收机射频前端在实现多频点信号接收时复杂度高、灵活性差的问题,提出了一种基于直接射频采样的数字化射频前端设计方法．该方法针对整个导航频段信号主要集中在低频和高频2个频段的特点,将这2个频段视为2个整体的带通信号,通过多带通信号采样率选择算法选定射频直采的采样率;由于采样率较高,设计了一种滤波抽取网络来降低数据速率,它利用了射频直采专用A／D可输出半采样率数据的特性,最终实现了各频点导航信号的下变频和分离．该设计方法只需修改软件就可实现多频信号接收,使得系统灵活性大大增加．实验证明该方法是有效的．     

GBAS参考接收机精度对一致性监测影响研究

为研究GBAS参考接收机精度对多参考接收机一致性影响,通过理论推导和仿真验证,建立参考接收机定位精度与多参考接收机一致性(B值)之间的关系。通过接收机数据采集实验,并依据上述理论对GNSS参考接收机伪距等原始观测数据进行处理以及作图分析。实验结果发现随着定位精度提高B值变小,即参考接收机一致性提高。在此基础上给出了一般情况下,满足连续性要求的地基增强系统(GBAS)参考接收机水平定位精度应在0.1 m左右(即分米级)。该实验结果可在GBAS试验时为参考接收机选取提供参考。     

GNSS导航型接收机动态单点定位性能对比测试方法

为改善接收机自身定位性能,提高市场竞争力,全球导航卫星系统(GNSS)导航型接收机研制过程中需进行大量的定位测试和对比分析。动态情况下,接收机运动轨迹和实际接收的卫星信号质量实时变化,因此,传统的信号模拟器仿真测试方法不足以真实地反映接收机的定位性能。为反映各接收机的实际动态单点定位性能并能进行接收机对比研究,设计了一种动态单点定位性能对比测试方法,以轿车为移动载体在实际信号和真实环境中进行了验证试验。试验结果表明该方法可从观测数据质量和单点定位精度两方面实现三种导航型接收机的动态单点定位测试和定位性能对比。     

基于CPLD的校频二进制编码解码方法

该文在校频二进制编码的基础上，提出用可编程逻辑器件解决校频二进制编码的解码电路复杂，占用空间过大的问题；给出引信解码计时功能框图，重点介绍如何使用硬件描述语言VHDL对可编程逻辑器件进行设计，实现校频二进制解码计时功能，并进行了模拟仿真，实现了引信电路的微型化和低功耗性能，与采用分立元件数字电路和单片机的设计相比较，利用可编程逻辑器件进行引信产品设计具有一定的优势。     

建筑能耗软件协同开发及可靠性技术方法

建筑全性能模拟软件具有功能模块繁多、模块结构各异、独立性强等特征,面对其软件开发的多团队协同、多模块集成、可靠准确验证等需求,本文提出了建筑能耗模拟软件协同开发管理体系,采用GitLab平台进行代码管理、及其协同开发与集成,同时给出了软件可靠性在线检测工具,以及ASHRAE-140标准的软件准确性检验方法,建立了一套多家协同、科学可靠、准确高效的协同开发管理体系,实现了建筑全性能仿真平台内核的开发研制。     

GNSS空间信号质量分析方法研究

导航信号质量的优劣,直接关系到卫星导航系统的性能,同时也反映了卫星有效载荷的工作状态和各种电性能指标.中国科学院国家授时中心的GNSS空间信号质量评估系统,以标准仪器监测、离线数据分析和监测接收机三种方式对导航信号质量进行分析与评估.本文主要介绍了该系统的离线数据分析方式和数据采集方法,分析了信号功率谱、眼图、星座图和码片赋形等性能,分析了相关峰、相关损耗等相关性能参数.分析结果表明,该系统中使用的信号质量评估方法实用有效.     

一种光幕测速系统的设计与实现

基于光电转换原理,实现了一种以LM339为主要芯片的光幕测速系统,通过对光幕测速系统软硬件的重新设计,解决了原有光幕测速系统光幕覆盖不全面和光线粗细不均匀的问题,提高了整个系统的准度与精度,完成了光幕靶与计时系统的一体化。通过对光通量信号的分析与计算,实现了对不同速率运动物体的精确测速。经过运行测试,该系统稳定可靠,各项指标均已达到设计要求。     

基于基线约束及递推多历元的改进GNSS定姿技术

在GNSS单频姿态测量技术中,利用单差载波相位和码相位结合模型以及CLAMBDA算法(带有基线约束的最小二乘降相关平差算法)解算整周模糊度可以达到较好的定姿结果,但解算成功率不高。针对这一问题,提出了一种多基线三角形约束的递推多历元方法。三角形基线约束主要针对副基线,利用它可以使CLAMBDA算法得出的整周模糊度更准确。而递推多历元则保证了在此时刻没有解出整周模糊度时仍然可以计算出姿态角,主、副基线都适用。2种方法结合,进一步提高了姿态解算的成功率。对副基线的解算进行了验证,实验证明,这种方法将副基线的成功率提高到99.7%以上。