多径干扰下GPS弱信号跟踪算法研究

在带有多径干扰的、并且低载噪比的GPS信号下,分析了多径带来的码环误差以及因此引起的伪距误差的原理.在此基础上,考虑在码环跟踪的Strobe鉴相算法中,引入一个修正因子σ,使得码环跟踪时,对一定范围内的短多径起到抑制的作用.由于改进后的跟踪算法没有用到Q路输出,并且原信号为弱信号,因此需要跟踪环路提供好的载波跟踪性能.为此,考虑使用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法来替代原有的载波跟踪环路,提高跟踪环路的噪声抑制性能.在此基础上,将EKF载波环跟踪与修正后的码环跟踪结合起来使用,共同进行多径干扰下GPS弱信号的跟踪.     

卡尔曼滤波的伪距单点定位数据后处理

GPS具有全球、全天候、连续实时的三维导航和定位能力,有着广泛的应用价值和发展潜力.C/A码GPS接收机具有价格便宜,体积小,便于携带等优点,从C/A码GPS接收机输出的定位结果入手,对C/A码GPS接收机静态定位精度进行研究,具有重要的实用价值.卡尔曼滤波是在线性无偏最小方差估计原理下推得的一种递推滤波方法,它引入了状态空间的概念,借助系统的状态转移方程根据前一时刻的状态估值和当前时刻的观测值递推估计新的状态估值.通过实验表明将卡尔曼滤波引入到定位数据作为后处理手段,极大地提高了定位的精度.     

BASS软件GPS数据处理方法

详细介绍了BASS(同步信号块处理)方法在静态软件GPS接收机数据处理方面的应用.首先说明了BASS的基本思想,然后具体介绍了捕获时根据相位差求精频的方法,以及在跟踪时使用理想相关方法进行码跟踪,使用相位差方法频率跟踪的详细过程.最后,在一个C/A码周期内数字化C/A码非整数的采样率下,提出了首尾相接的BASS改进方法,成功实现了软件GPS数据的跟踪.     

GPS卫星信号模拟器中C/A码的研究与实现

本文研究了一种GPS卫星信号模拟器中C/A码信号产生器的设计结构,并利用FPG A实现了C/A码的产生,仿真结果表明,所设计的C/A码信号产生器的正确性与有效性,满足了相关设计要求。     

GPS军码信号的带限高斯噪声干扰参数选择分析

为了提高带限高斯噪声对GPS军码信号的干扰效率,以GPS接收机的码跟踪误差作为干扰效果评估指标,对其特定干信比下的干扰频偏和干扰带宽进行优化确定。在分析GPS P(Y)码和M码信号功率谱特点的基础上,根据非相干超前减滞后处理码跟踪环路工作原理,理论推导得到干扰频偏和干扰带宽与码跟踪误差的解析式。基于实际情况设置接收机码环参数,分别定量地仿真计算出不同干信比下针对P(Y)码和M码信号的高效干扰频偏和干扰带宽。以造成码环失锁所需干信比最小为主要评判准则,同时考虑干扰易实施性和频域滤波等因素的影响,通过综合比较得出:当干信比在50~60dB范围内时,针对P(Y)码信号的干扰频偏和干扰带宽分别设置为0和8.8MHz,针对正弦BOC和余弦BOC调制的M码信号的干扰频偏分别设置为9.833 MHz和10.9 MHz,干扰带宽统一设置为10 MHz。     

一种GPS/MIMU深组合滤波器算法

研究一种GPS/MIMU超紧组合下的矢量跟踪算法.引入惯导信息计算载波延时来建立中频信号模型,计算C/A码、载波频率和载波相位与伪距、伪距率的关系,构建预滤波器动态模型.引入惯导状态信息和量测信息构建主滤波器模型,形成闭合矢量跟踪环路.仿真结果表明:GPS/MIMU超紧组合下的矢量跟踪算法能够增加同向即时支路数据信号的功率,缩小初始载波相位误差和码相位误差,从而提高载波相位和码相位的鉴别精度;当信号载噪比低至26 dB·Hz时,矢量跟踪环所能跟踪到的码相位和载波相位比标量跟踪环路分别提高了0.14码片和0.15 rad,同向即时支路信号的幅值也提高了2～3倍.     

电子干扰下GPS接收机C/A码捕获性能的研究

研究电子干扰对卫星定位系统(GPS)接收机C/A码捕获性能的影响.分析了C/A码平均捕获时间和捕获时间方差,并且进行了基于连续波、宽带及部分频带3种干扰模式的模拟分析.分析结果表明,若针对GPS接收机的干扰功率超过一定强度后,平均捕获时间和捕获时间方差指标将急剧恶化.在相同的GPS接收机中频输出信干比下,连续波干扰较宽带干扰效果更加明显.     

GPS软件接收机中C/A码信号捕获的圆周相关算法

采用圆周相关算法实现全球卫星定位系统(GPS)C/A码信号的捕获. 该算法用快速傅立叶变换将输入数据和本地产生的数据变换到频率域, 在频率域进行二者的圆周相关处理, 对相关结果反变换并找到其最大绝对值, 将该值与预先设定的门限值比较, 如果大于门限值, 则信号捕获成功. 圆周相关算法可实现快速获取GPS C/A码信号, 且灵敏度较高.     

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.     

GALILEO/GPS中频接收的同步性能研究

本文针对GALILEO/GPS中频接收机同步跟踪性能问题进行研究。主要进行GPS扩频信号和GALILEO BOC(m,n)信号的自相关函数峰值的比较,GPS/GALILEO接收机码跟踪、载波跟踪的速率精度的比较,其中码跟踪采取了延迟锁相环(DLL),载波跟踪采用costas锁相环。从仿真的结果可以看出,扩频码自相关函数具有单峰值,而BOS(m,n)信号自相关函数具有多峰值的特点,GALILEO接收机具有锁相速度快、精度高的特点。     

单一多径环境下GPS载波跟踪误差建模与分析

为研究伪码多径误差对载波多径误差的影响,文中分析了采用非相干早码减晚码功率型伪码跟踪环时Costas载波跟踪环的载波多径误差,并建立了单一多径下的载波多径误差模型. 所建立的模型表明伪码多径误差对载波多径误差的影响可以表示为多径参数和相关间距对载波多径误差的影响. 理论和仿真分析结果表明,单一多径下载波平均跟踪误差为0,且当相关间距小于一个码片时,载波跟踪误差最大值小于π/2;多径参数对载波跟踪误差的影响较大,而相关间距对载波跟踪误差的影响较小.      

数字伪码跟踪环中的野值剔除新方法

针对伪码跟踪环中由于相位误差鉴别结果出现野值而导致跟踪性能下降的问题,提出了一种野值剔除方法. 该方法根据伪码跟踪环中鉴别器的鉴别范围及环路的跟踪状态,调节野值剔除门限. 与常规伪码跟踪环相比,采用该方法的环路具有更高的跟踪精度和抗干扰能力. 仿真结果表明,设计方法通过有效剔除环路鉴别器输出的野值,提高了伪码跟踪环的跟踪精度和稳定性.     

新的数据位非相参直扩信号跟踪方法

针对数据位和伪码周期非相参时直接序列扩频信号的跟踪问题,提出了一种新的跟踪方法.该方法采用位同步环、码跟踪环和载波跟踪环同时工作,协同完成数据位、伪码和载波相位的同步.在数据位非相参的情况下,该方法实现对直接序列扩频信号的跟踪.仿真结果表明,设计方法可以有效完成数据位非相参时直扩信号的跟踪.     

一种归一化点积功率型伪码跟踪鉴相算法

具有点积功率型鉴相算法的非相干伪码跟踪环克服了增益不平衡的影响,但没有线性范围,不具有相干码环的优点,且跟踪速度比传统的码跟踪环低.为了解决这些问题,作者提出了一种非相干的归一化点积功率型鉴相算法.该算法采用非相干码环结构,而本质上是相干的,其既对载波的依赖程度不高又有较大的线性范围.仿真实验表明,采用新算法的码环具有较快的跟踪速度,在性能上优于已有的鉴相算法.     

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.     

基于载波辅助的GPS相对动态跟踪算法研究

针对高动态GPS信号接收问题,深入研究了相对动态跟踪的环路算法,分析了伪码双环跟踪结构,与国外采用的近似最大似然估计(AMLE)和扩展卡尔曼滤波(EKF)算法相比,该算法采用载波辅助伪码方法将绝对动态跟踪转换为相对动态跟踪,采用低阶窄带锁相环提高伪码环路的跟踪精度,简化了技术实现复杂度.经过系统仿真验证,性能满足高动态GPS信号跟踪要求.     

非等量采样伪码跟踪环建模分析

针对基带非等量采样伪码跟踪环参数优化设计问题,给出了非等量采样伪码跟踪环的MATLAB建模方法与部分代码。结合1 023 chip平衡Gold码延迟抖动跟踪环路模型与归一化点积功率型鉴相算法,给出了非等量伪码采样实现与环路仿真流程。同时,给出其环路滤波器误差输出曲线和环路再生伪码与接收信号中伪码的互相关函数曲线。仿真结果表明:在相同激励信号条件下,当采样频率小于4倍伪码速率时,该采样频率大约在2 k Hz的变化范围内,环路的伪码互相关函数曲线仍具有较好的对称性能。     

直接序列扩频伪码同步技术的研究与实现

在直接序列扩频通信系统中,要想将原始数据完整、准确、无误地解扩出来,伪码同步的准确性、及时性是至关重要的.因此,针对直接序列扩频通信中伪码的同步问题,本文结合常规的延迟锁相跟踪环和滑动相关法的理论,以 Xilinx 公司的 FPGA(现场可编程门阵列)为核心控制单元设计电路,基于延迟锁相环,实现了伪码的捕获与跟踪.测试结果表明:该系统方法能够稳定有效地实现伪码的捕获,并且能够及时准确地进行伪码的跟踪.