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.     

基于GPS码信号跟踪的空时自适应处理算法

介绍了GPS码信号的模型,以及实时白化和扩展卡尔曼滤波的工作原理.提出了一种改进的空时自适应处理算法,运用该算法能够使GPS接收机抑制射频干扰、精确跟踪并使捕获码信号的性能得到提高.射频干扰中含有宽带干扰和窄带干扰,窄带干扰用自回归过程来模拟并通过实时白化得到抑制,宽带干扰通过空间零陷得到抑制.空间零陷是通过估计一个采样的协方差矩阵,并把它求逆,然后输入卡尔曼滤波器来实现的.通过计算机仿真证实了在严重的干扰情况下该算法的鲁棒性,以及优于码跟踪环的性能.     

基于同态滤波的GPS空时自适应处理补偿技术

GPS系统工作在有干扰的环境中时,近处干扰与远处卫星间巨大的功率差异导致GPS信号的扩频增益不足以抵抗干扰的影响.空时自适应处理技术已成为GPS接收机抗干扰研究的热点,相比于空域自适应阵列处理可以有更多的抗干扰自由度,消除多个强的宽带干扰及近场的宽带干扰多径.但是由于空时自适应处理的结构使之在处理带宽上不能有一致的频率响应,造成GPS信号的相关函数的相关峰产生畸变,降低接收机的定位精度.本文分析了空域与空时域自适应阵列处理抵抗干扰的性能,对空时自适应处理的原理及影响卫星信号的原因进行了研究,为了恢复出期望的卫星信号,提出一种基于同态滤波均衡原理的方法,补偿由空时自适应处理造成的对卫星信号的影响.仿真结果表明了所提出的方法的有效性.     

基于MATLAB的时域信号采样及频谱分析

在MATLAB仿真环境下,通过观察所生成的采样信号的时域图和频谱图,对比采样信号重构后的时域图和信号频谱图,实现了对连续信号的采样与重构仿真。     

基于FFT的GPS信号快速捕获算法研究

GPS信号捕获是GPS接收机信号处理的关键技术之一,选择合适的捕获方法对接收机的工作性能有很大改善.传统的串行捕获算法计算量大,捕获时间长,无法满足GPS接收机实时处理的要求,而基于FFT的GPS信号快速捕获算法弥补了串行捕获算法的不足.通过MATLAB仿真对基于FFT的GPS信号快速捕获算法进行了仿真实验,并采用Monte Carlo方法对算法的频偏及码偏估计性能进行验证.仿真结果验证了FFT捕获算法的有效性和可靠性.     

一种循环谱域GPS卫星导航信号抗干扰方法

针对弱GPS信号受到的时频重叠复杂强干扰,采用信号抵消的思想,提出了一种在循环谱域消除干扰的方法.首先通过循环谱分析获得强干扰信号的循环频率参数;然后利用自适应频移(frequency shift, FRESH)滤波器与所得干扰信号的循环频率,得到具体的强干扰重构与抵消的频移滤波处理过程;最后采用LMS(least mean square)自适应算法对频移滤波进行实际实现,即可完成对强干扰的快速去除.通过对不同干扰场景下分离出的GPS信号跟踪捕获性能仿真,验证了所提方法的有效性.     

Compass系统导航信号的兼容性研究

我们研究了Compass,GPS和Galileo系统的兼容情况,分析了Compass系统各频段信号的功率谱密度以及与GPS和Galileo信号的重叠情况,然后在考虑星座和多普勒影响的前提下,以谱分离系数和等效载噪比衰减作为系统兼容性的评估标准,仿真并分析了Compass,GPS和Galileo系统的相互干扰程度.基于分析结果从信号兼容性、互操作性和信号性能等方面出发,对Compass信号体制的设计提出了建议.     

基于功率倒置算法的GPS抗干扰天线研究

介绍了GPS信号的特点,以及功率倒置阵列原理,针对GPS接收机易受外来干扰的情况,提出了一种有效的GPS抗干扰方法-基于功率倒置算法的自适应天线阵列,采用最小均方误差LMS算法计算功率倒置阵的权值,给出了最优加权条件下不同干扰功率的天线方向图,表明功率倒置算法能使天线阵列在干扰方向上自动产生波束零陷,且随干扰功率的增强而加深.结合软件无线电的思想,探讨了自适应天线阵列中各单元的实现途径.     

高隔离度GPS干扰器设计与实现

研究全球定位系统(GPS)的干扰与抗干扰问题,意义十分重大。本文提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高隔离度GPS干扰器的设计与实现方法,实现对原GPS信号的干扰。通过Xilinx公司的Virtex-5芯片获得基带码,采用STM8S105单片机控制AD9956芯片,实现频率合成功能。再经过分频、倍频技术以及不平衡四相移相键控调制处理,获得串扰指数低、隔离度高、噪声抑制效果好的L1频段、L2频段信号。最终采用集成软件环境仿真和高级频谱分析仪观测,验证了该方案的有效性。     

变压器局放信号监测中白噪声和周期干扰的抑制

针对电力变压器在线监测的局放信号中包含各种干扰的问题,提出使用小波包的方法去除局放信号中的白噪声干扰,使用数字陷波滤波器去除局放信号中的周期窄带干扰,并用MATLAB 7.0进行了仿真研究.理论分析和仿真试验说明使用这两种方法能较好地达到去干扰的目的.     

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软件接收机结构与仿真实现

介绍了GPS软件接收机的基本结构与原理;分析了软件接收机捕获要求,使用频域并行算法作为信号捕获算法;介绍了信号追踪中码同步与载波同步原理与实现。使用Matlab6.5和Simulink进行了GPS软件接收机的仿真。     

循环相关在GPS信号捕获中的应用

研究了用循环相关理论来实现GPS信号的捕获.首先,介绍了循环相关的捕获理论;其次,具体分析了用循环相关法实现高动态信号的捕获过程,并给出了此方法的设计步骤;最后,对捕获结果进行了MATLAB仿真.结果表明:此方法可以准确快速地捕获信号.且设计简单,性能稳定,容易达到捕获的目的,可以作为一种常用方法.     

基于Karhunen-Loeve变换的GPS弱射频干扰检测

干扰是无线电通信系统最大的威胁之一,干扰检测对于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号非常重要。为了检测GPS(Global Positioning System)信号中射频干扰,文章提出了一种新型的基于Karhunen-Loeve变换(KLT)射频干扰(RFI)的检测算法。通过GPS信号模拟器生成GPS L1信号,并在射频前端叠加射频干扰;再利用KLT对其数字中频信号进行分析和处理,得到相关矩阵(Toeplitz矩阵)的特征值,通过特征值重建干扰信号。经过仿真验证,该算法能够成功地检测出干扰信号,包括微弱的干扰信号。     

一种保留相位谱的DS信号接收方法

为抑制接收DS信号中的窄带干扰,研究了基于DFT只保留相位谱的DS信号接收方法,给出了该方法的一种迭代实现算法,有效降低了相位谱计算的运算量.讨论了该算法在DS系统抑制窄带干扰中的应用原理,分析了该算法在加性高斯白噪声信道中的性能损失,给出了一种计算性能损失的方法.对采用相位谱保留算法接收DS信号进行了数值仿真,给出了在窄带干扰和多址干扰情况下,该算法与常规DS信号接收方法的对比数值仿真结果.仿真结果表明:采用文中的算法处理后,可有效抑制窄带干扰,在多址干扰情况下,保留相位谱处理后没有引起明显的性能损失.     

用于GPS接收机的多级干扰抑制系统

全球定位系统(GPS)是一种广泛应用于民用和军用的单向卫星通信系统.由于相对较低的接收信号功率,使得GPS非常容易地受到各种有意或无意的干扰.提出利用多级空时自适应处理(STAP)来改善GPS接收机在较宽范围内存在干扰环境下的检测性能.根据干扰的类型,多级干扰抑制系统可以结合有关信号处理单元,如凹槽滤波器,波束形成器,以及盲线性干扰消除器等.计算机仿真结果验证了该多级干扰抑制系统可以有效地消除宽带和窄带干扰.     

基于表面声波器件的GPS信号捕获技术研究

针对现有GPS信号处理方法的伴游的信号衰减和大频偏问题,提出了一种基于表面声波(surface acoustic wave,SAW)卷积器的解决方案。SAW卷机器在解决包括信号强度衰减以及多径衰落在内的信道衰落对GPS信号处理带来的问题有很强的优势。首先SAW卷积器通过超声波实现信号处理的特点,使得其对电磁波产生的干扰具有很强的免疫力;其次,SAW器件具有极高工作频率稳定度,从而有利于减小频率估计误差漂移;最后,基于SAW器件的GPS信号捕获结构对于减轻GPS信号捕获的远近效应同样具有优势。通过仿真与传统方法进行了比较,基于SAW卷积器的信号捕获方法对高动态的微弱GPS信号有更好的捕获性能。     

基于声表面波器件的GPS信号捕获技术研究

本文提出了一种在弱信号和高动态环境里利用表面声波器件(SAW)实现GPS信号捕获的方法。在弱信号环境下,完成GPS信号的捕获就是要解决包括信号强度衰减以及多径衰落在内的信道衰落问题,而SAW器件在解决这一问题时具有很强的优势：SAW卷积器通过超声波实现信号处理的特点,决定了其对电磁波产生的干扰具有很强的免疫力;同时SAW器件具有极高工作频率稳定度,从而在减小频率估计误差漂移上具有优势;基于SAW器件的GPS信号捕获结构对于减轻GPS信号捕获的远近效应同样具有优势。在高动态环境中,采用SAW器件能够获得价格上的优势。同时文章中还通过仿真比较了基于SAW卷积器的信号捕获方法与传统方法的性能差别。     

一种基于宽带噪声干扰的GPS信号检测干扰方案设计

针对GPS信号的检测干扰目前所存在的一些局限,同时也为了在信息对抗过程中能及时取得更大地优势,在分析了GPS信号检测干扰基本原理的基础上,假想在动态复杂多变的信息对抗环境条件下,提出了一种信号检测及利用宽带噪声进行GPS信号干扰的设计方案。理论分析和仿真实验结果表明：该方案使得GPS信号的频率特性变得更不稳定,从而得到了较好的检测干扰效果。     

关闭部分导航信号实现区域定位阻断对全球定位性能的影响分析

在导航战中,可采用关闭己方部分卫星信号的方法或对己方卫星信号实施干扰的方法在区域范围内(如战区内)阻止对方单独使用己方的卫星导航定位系统进行定位服务.文中以关闭部分GPS卫星信号来阻止目标点定位为例,描述了关闭部分导航信号实现区域定位阻断的方法及仿真流程,定义了导航定位性能评估方法以及一种基于不可定位区域最小准则的导航信号关闭策略,并就关闭部分卫星信号实现区域定位阻断对全球定位授时性能产生的影响进行了分析讨论.仿真结果表明,关闭部分卫星信号阻止目标点使用定位服务,会导致全球49%以上地区的用户无法使用普通民用定位服务,并使全球民用用户的定位可用性受到一定影响.本文分析结果可为我国未来的卫星导航系统的民用信号反利用以及系统安全策略提供理论支撑.