GPS接收机抗高过载技术研究

对火炮发射高过载环境和GPS OEM板接收机的结构特点进行了分析,提出了GPS OEM板接收机抗高过载冲击能力的3种技术途径.以空气炮和火药模拟火炮为过载发生装置,以弹载数据采集存储系统采集的数据为试验数据,对GPS接收机抗高过载进行了试验研究.试验结果表明,改变GPS接收机的受力方向和环氧树脂灌封等抗高过载冲击措施后,试验用的Jupiter GPS OEM板接收机能够承受9 000g以上的冲击;冲击对其信号捕获性能和定位精度没有明显影响.     

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.     

GPS/CAPS双模软件接收机

在软件接收机的架构下, 实现了GPS和CAPS单模软件接收机的定位解算, 在分析GPS和CAPS导航系统之间卫星识别方式、测距码及扩频方式、时间坐标系、空间坐标系、载波频段及导航电文异同的基础上, 提出了一种GPS/CAPS双模软件接收机结构. 在此结构上, 使用两套天线分别接收真实的GPS和CAPS射频信号, 基于计算机Matlab软件平台, 完成全部基带信号处理以及定位计算等完整过程, 实现GPS和CAPS单模导航系统和GPS/CAPS双模导航系统3种情形下的定位实验, 并对定位结果从准确性和稳定性两个方面进行了分析论证. 实验结果表明, CAPS定位精度与GPS定位精度大致相当, GPS/CAPS双模软件接收机定位结果精度比GPS和CAPS单模软件接收机定位结果精度高1~2 m, 同时GPS/CAPS双模软件接收机定位结果的平均方差最小.     

GPS数据格式转换的研究

随着GPS定位技术的不断发展和应用的普及,越来越多的GPS接收机应运而生。但是各GPS接收机的观测数据格式各异,造成不同的GPS数据需要不同的处理软件进行处理,为用户的使用带来了不便,同时也为GPS观测数据的共享形成阻碍。因此,对GPS数据格式的转换进行了研究,提出了GPS数据格式的转换方法。并实现了Trimble 4000GPS接收机的观测数据到标准格式（mNEX）的转换。     

GPS软件接收机跟踪模块的实现

GPS软件接收机具有模块化、可编程性、灵活性和强适应性的特点,是兼容将来多导航系统的发展需要。通过对GPS软件接收机的研究,可以找到改正和消除多路径的数学模型和抗干扰的方法,提高接收机的环境适应能力。本文对GPS软件接收机结构和捕获、跟踪环路算法等做了较详细的说明和讨论。     

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.     

基于时钟偏差模型的GPS不完整星座定位方法

为使GPS接收机在卫星星座不完整情况下仍能定位,提出采用接收机时钟偏差模型辅助接收机定位的方法.将模型预测的时钟偏差引入伪距线性化定位解算方程中,保证了在GPS星座不完整时仍能给出接收机的位置.基于GPS实测数据的验证分析表明,该方法的定位精度在标准误差范围内.同时,该方法具有计算简单、有效可行的特点,可以方便地嵌入到GPS接收机中.     

基于PCI总线的GPS接收机的研制

为了研究GPS接收机的体系结构和新的定位算法,提出了一种基于PCI总线的GPS接收机体系结构的设计方案.研究了GPS系统的原理、接收机的组成及各组成部分的功能和技术要求,设计和实现了接收机射频前端模块、基带信号处理模块和PCI接口电路,并对整个接收机的设计过程和器件的选择、设计时遇到的问题和注意事项作了详细说明,最后完成了系统硬件平台各部分的调试以及系统定位的实验.结果表明,所设计的GPS接收机工作稳定可靠,系统定位经纬度误差分别为±1.1×10-4度和±4×10-5度,海拔误差为±8 m,即定位精度也达到设计要求.     

对无线应用中GPS接收机的优化分析

本文介绍了GPS接收机的概念,分析了直接将无源天线集成至GPS系统对系统性能的影响问题,描述了GPS接收机中,由系统间或系统内隔离不足对载噪比的影响,同时对GPS接收机灵敏度、动态范围和干扰及抗干扰技术进行了分析。     

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信号处理平台的设计及实现

介绍了一种基于ARM 的GPS 接收机的开发过程,并对接收机的软硬件设计和信号处理技术进行了详细的阐述。该平台采用GP2015作为接收机的射频前端,使用GP4020芯片进行信号的基带处理,芯片内嵌ARM7核作为微处理器,在上位机显示处理结果。实验证明,采用本方案设计的GPS 接收机能较好地完成信息提取与处理任务。     

基于GPS弹道测量的卡尔曼滤波参数估计算法

为提高基于GPS定位的弹道辨识方法的实时性和可靠性,提出了一种以弹道微分方程四阶龙格库塔数值积分预测作为状态量递推的卡尔曼滤波弹道参数估计算法,并针对卫星接收机有粗大误差或失效情况对方法进行了改进. 利用卫星信号模拟器和C/A码GPS接收机构建半实物仿真系统对算法进行验证,该方法的弹道参数估计误差是GPS接收机正常工作时测量误差的30%～40%;且能在GPS接收机出现异常时继续给出接近实际的估计值.     

Development of an ionospheric scintillation monitor using single frequency GPS receiver

Besides their intended use in radio navigation, global positioning system (GPS) satellite signals provide convenient radio beacons for ionospheric studies. Among other propagation phenomena, the ionosphere affects GPS signal propagation through amplitude scintillations that develop after radio waves propagation through ionospheric electron density irregularities. This paper outlines the design, testing, and results of a specialized GPS receiver to monitorL-band scintillations. The scintillation monitor system consists of a commercial GPS receiver development kit with its software designed to log signal strength and carrier phase from up to 12 channels at one sample per second rate. Other prime features of the monitor include the data compression transmission and processing. Here is the fact that they are inexpensive and compact and therefore can be readily proliferated. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 49984001) Biography: Shu Di-fei (1973-), male, Master candidate, research direction: studying ionosphere on GPS beacons.     

GPS软件接收机信号处理算法

为了在通用处理器上实现GPS软件接收机功能,提出了一套适用于GPS软件接收机的信号处理算法。考虑到GPS软件接收机与传统的GPS接收机的信号处理算法在捕获、跟踪、观测量提取等诸多方面的不同,该算法以本地预存的载波表与码表来产生跟踪中需要的本地载波与伪码,增加了软件接收机的信号处理效率。基于该算法,在M ATLAB平台上实现了一个非实时的GPS软件接收机,并利用实际卫星信号进行了测试。测试结果表明,其定位结果的误差标准差为6.3m。该研究为实时GPS软件接收机的实现打下了基础。     

基于频域GPS信标提取电离层闪烁信息的方法

GPS(global positioning system)信标提取电离层闪烁信息的传统方法十分依赖于GPS硬件接收机对电离层闪烁信号的连续捕获和准确跟踪,而电离层闪烁发生特别是强闪烁情况下信号往往很弱,极易发生接收机的信号失锁,导致闪烁信息丢失的现象.针对这一问题,以构建软件GPS接收机为基本前提,提出一种基于快速傅里叶变换的频域处理方法用于计算电离层幅度闪烁指数.模拟计算结果表明:新方法计算得到的闪烁指数避免了系统误差,具有较高的精度.     

旋转条件GPS接收信号频率和相位变化分析

针对高旋转弹丸GPS接收机无法正常工作的问题,通过计算和分析高旋转条件GPS接收信号的频率和相位变化,为设计高旋转条件GPS接收机基带算法提供依据. 根据弹丸旋转运动特点和GPS信号的传播特性建立数学模型,对由于旋转引起的GPS接收信号的多普勒频率和相位变化进行计算. 结果表明,在转速为200r/s时,产生的载波最大多普勒频移为300Hz,相位变化为0.6π,这对载波环路跟踪会产生很大影响. 而码多普勒频移和相位变化不大. 计算结果对高旋转条件GPS信号捕获和跟踪算法设计具有重要参考价值.     

GPS receiver performance inspection by wavelet transform

As a powerful analysis tool and the result of contemporary mathematics development, wavelet transform has shown its promising application potentials through the research in the paper. Three aspects regarding GPS receiver performance is tackled: cycle slip detection, receiver noise analysis and receiver channel bias inspection. Wavelet decomposition for double differential observation has demonstrated that this multi-level transform can reveal cycle slips as small as 0.5 cycles without any pre-adjustment processes or satellite orbit information, it can therefore be regarded as a 'geometry free' method. Based on property assumption of receiver noise, signal of noise serial is obtained at the high frequency scale in wavelet decomposition layers. This kind of noise influence on GPSb aseline result can be effectively eliminated by reconstruction process during wavelet reconstruction. Through observed data analysis, the transform has detected a kind of receiver channel bias that has not been completely removed by processing unit of GPS receiver during clock offset resetting operation. Thus the wavelet approach can be employed as a kind of system diagnosis in a generalized point of view.     

GPS接收机原始观测量的模拟实现

研究了ＧＰＳ信号这一类准正弦信号的最大似然参数估计方法，对估计方差的Ｃｒａｍｅｒ Ｒａｏ界进行了分析，采用计算机软件手段获得ＧＰＳ接收机伪距，多普勒频移观测量。为模拟分析ＧＰＳ导航算法，伪距差分ＧＰＳ等提供了客观依据。实验结果表明，利用该软件手段进行ＧＰＳ系统分析和处理是精确直观的，简便有效。