GPS软件接收的关键技术

目的讨论GPS软件接收机中核心模块的实现算法,重点研究捕获算法。方法在捕获模块中采用基于DFT的频域快速相乘相关算法,通过相位关系计算出精确的载波频率,同时优化计算;跟踪算法采用软件锁相环路(PLL)实现。结果用MATLAB仿真实现了捕获跟踪过程,相关点峰值高于预设的阈值,成功捕获了GPS信息。结论所采用的基于DFT的频域相关优化算法不仅实现了准确的相关捕获,且可适应实时性需要,为软件接收机的设计实现提供了一种有效的算法。     

零中频DSSS数字接收机基带算法研究

介绍了一种零中频DSSS(直接序列扩频)数字接收机的基带算法方案．给出了PN码捕获及跟踪、载波解调和自动频率控制算法,最后给出系统性能仿真分析．该方案具有较强抗噪声能力,算法复杂度低,基带数字信号处理部分仅用一片APEX20KE就可完成．     

数字通信接收机中载波同步的一种算法

提出数字通信接收机中,由2DPSK调制信号还原基带信号,解决好收发载波同步的一种算法.对中频信号(2DPSK)直接采样后,在DSP(数字信号处理器)中用软件完成正交数字下变频,并从产生的信号中估计出收发载波的频差,并经卡尔曼滤波后再结合数字锁相环可还原基带信号,较好地解决载波同步问题,达到载频捕获范围宽、同步跟踪速度快、环路噪声小的特点.     

电离层对GPS测量的影响

GPS作为一种无线电导航系统,受到很多误差源的影响,即:卫星轨道误差、卫星钟差、电离层延迟误差、对流层延迟误差、多路径误差、接收机钟差和测量噪声等误差。其中,自从SA(Selected Availability)于2000年5月1日取消以后,电离层误差是最大的一项误差。电离层延迟对GPS定位的影响结果,主要体现在定位精度的降低和定位方法的限制等方面。电离层使接收到的GPS信号产生延迟,从几米到百米以上。如果不考虑这种影响,就会严重降低GPS定位和授时的精度。因此,电离层误差是GPS测量中的主要误差源,必须加以改正。本文介绍了电离层对GPS定位的影响,包括码群延迟(即绝对测距误差)、载波相位超前(即相对测距误差)、多普勒时延(即距速误差)以及信号衰减(即振幅闪烁),并论述了影响电离层密度的因素。     

用于接收脉冲射频调相信号的锁相接收机

基于对某航天器用救援示位标的测试需要,针对示位标低码速率调相、调幅双重调制射频信号的特点,介绍了一个接收脉冲射频调相信号的接收机.接收机实现了下变频、脉冲射频载波恢复和基带信号解调.研制成功的锁相接收机已经应用于某航天器示位标的测试,得到了满意的结果.     

GALILEO完备性系统中SISE的算法研究

GALILEO完备性系统中,SISE预测是其完备性算法的关键。分析了SISE预测的精度需求;利用GPS卫星星历误差模拟GALILEO SISE,在文献[1]给出的多项式时间序列理论预报SISE的基础上,以多项式作为基本模型,研究了基于卡尔曼滤波理论预测SISE的方案。利用二次和三次多项式预测结果的互补性,其预测的平均值作为最后的预测结果,是一种较为理想的方案。数据验证:预测SISE的坐标矢量精度在35cm的可靠性达95.4%,标量精度在35cm的可靠性高于99.0%,精度和可靠性高于文献[5]给出的指标。     

载波加权正交频分复用系统的载频盲同步性能分析

针对载波加权正交频分复用系统中权值选择的不确定性，提出了一种载频盲同步的性能分析方法．根据循环矩阵可对角化的理论给出了载波加权分别与载频罗-克拉美界（CRB）和系统误码率之间的闭式表达式，由此可建立起一个使系统误码率和载波CRB最小的最优化问题，再通过求该最优化问题的解得到最优的载波权值，从而可以对系统的性能进行分析，得到相应的载频同步误差和系统误码率．理论分析表明，载波加权对载频CRB的影响大于对系统误码率的影响，并且不同载波加权下的载频CRB越小，相应的系统误码率越大．基于802．11a系统的仿真结果表明，载频同步误差和系统误码率都能与各自的理论分析结果很好地吻合，最优的载波权值也使载频同步误差和系统误码率接近于理论分析的最优值．     

实时GPS L1软件接收机定位精度改进

为了实现软件接收机实时性,码跟踪环中的本地码与所接收到的数字中频信号之间存在一定的码相位误差,这部分误差体现在软件接收机的伪距计算中,成为影响实时GPS软件接收机定位精度的主要因素.采用两种改进算法,不同程度地改进了实时GPS软件接收机的定位精度.其中,提高DLL分辨率只增加存储量而不需要增加计算量即可实现定位精度的显著改进,可以应用在实时软件接收机中.     

基于频谱分析的GPS/INS组合导航系统性能探讨

分析了GPS跟踪环路的动态特性,从频域角度建立了GPS载波相位锁相环的数学建模,讨论了INS的速度估计误差,通过数学仿真验证INS的速度信息辅助GPS载波相位锁相环路的有效性。     

POCSAG码接收解码装置研究和设计

在研究了各种 POCSAG码接收解码方案的基础上 ,设计并研制了一种基于单片机的软硬件结合的 POCSAG码接收解码装置 ,给出了硬件原理图和程序流程图 .该装置已被用于 POCSAG码的接收、解码和进行设备的控制     

卫星导航接收机定点环路跟踪精度研究

针对浮点与普通定点环路控制在运算量和资源占用方面的问题,基于对卫星导航接收机传统信号跟踪方法及精度的研究,提出了一种改进的定点环路控制方法,并分别从鉴相器量化误差、滤波器系数近似以及滤波器运算误差3方面,对其相对于浮点环路控制的跟踪精度损失进行了理论分析和实测验证.实测结果验证了误差分析的正确性.     

基于FPGA的GPS接收机跟踪环路设计与实现

为提高GPS基带芯片跟踪环路的性能,提出一种基于FPGA跟踪环路的具体设计与实现方案.研究了GPS接收机跟踪环路的基本原理,在分析现有算法的基础上,采用锁频环辅助锁相环、动态码环和载波环辅助码环策略,利用Xilinx公司FPGA软硬交互工作方式的优点,在一片FPGA芯片上实现整体方案.该设计方案可提高系统的运行效率,节省系统资源,降低硬件成本.试验结果验证了其可行性与有效性.     

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．     

脉冲天线测量中的同步问题研究

在进行脉冲天线测量时，微波接收机必须与输入的射频脉冲保持同步，使接收机的响应最大，以减少误差、获得最好的测量精确度．在此就同步问题研究了触发延迟对脉冲天线测量的影响及其应用方式，并根据实测数据讨论了不同脉冲参数下触发延迟的选择要求及其对可重复性的影响．     

中频DPSK调制解调器的研制

本文介绍了一种实用的70MHzDPSK调制解调器。它基于平方环载波提取原理,采用集成芯片设计,具有工作稳定、可靠的特点。文中还介绍了用伪随机码（PN码）测试其性能的方法。该调制解调器广泛适用于数字移动通信场合。     

基于WIA-PA协议的时间同步算法的研究与实现

基于时分多址的WIA-PA(wireless networks for industrial automation-process automation)网络中,高精度的时间同步是保证系统可靠、安全、无误、实时地传输的重要条件。通过分析WIA-PA协议以及现有经典时间同步算法的特点,提出了一种适用于WIA-PA协议的时间同步算法。该算法在WIA-PA协议单向时间同步方式的基础上,引入了延迟时间同步算法作为具体的同步算法,通过修改标记时间戳的位置和加入线性回归补偿对其进行改进,从而减少了不确定性因素的影响。在CC2530上得到实现验证,实验结果表明,该同步算法在满足WIA-PA协议规范的情况下,能达到较高的时间同步精度。     

一种改进的编码辅助载波同步算法

编码辅助同步算法利用译码软信息迭代更新同步参数,有效地实现了低信噪比环境下的载波同步。针对目前这类算法存在频偏估计范围小且估计精度受限的问题,设计了一种新的迭代载波同步系统,利用译码软信息分别进行去调制和更新误差信号,在通过改进的频偏估计器补偿频偏之后又结合科斯塔斯环(costas loop)进一步修正相偏,使得译码器和同步器均趋于收敛。仿真结果表明,提出的算法能够大幅提高频偏估计范围,且与理想同步译码相比,最大性能损失不超过0.2 dB。     

GPS接收机中锁频环频率误锁的检测

为了解决全球定位系统(GPS)接收机中的锁频环在载波同步过程中可能出现的频率误锁问题,在分析了锁频环在噪声环境下的工作原理及产生频率误锁原因的基础上,基于有无发生频率误锁时同一信息符号对应的多个预检测积分值的变化规律,提出了一种用于频率误锁检测和快速纠正的算法。仿真结果表明:该方法能够在锁频环完成工作之后及时判决是否有误锁发生,误锁时可在1~2个导航比特时间内把载波频率调整到正确频率上。该方法实现简单,可有效消除频率误锁给信号同步时间带来的影响。     

一种基于频率补偿的GPS位同步方法

针对GPS接收机在跟踪过程中由频率误差引起的位同步概率下降问题,提出了一种基于频率补偿的GPS位同步方法.分析了环路中频率误差引起相干积分累加值衰减的机理,利用不同频率的复信号分别对相干积分结果进行补偿,计算出20个候选位置的值,最大值对应的位置即为数据边界位置.该方法有效减少了由频率误差导致的相干累加损耗,提高了位同步的概率.在弱信号情况下,使用非相干积分方法可进一步提高信号增益和位同步概率.与其他位同步方法相比,所提方法可容忍更大的频率误差,即使跟踪环路处于失锁状态也能准确实现位同步,且在频率误差小于25 Hz的情况下表现出更优的位同步性能.