一种基于软件仿真的GNSS信号性能评估技术

复杂的信号应用环境和信号处理过程对高性能精密全球卫星导航(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号性能评估产生一定影响。介绍了一种基于时分数据调制(Time Divide Data Modulate,TDDM)的二进制偏移载波调制(Binary Offset Carrier,BOC)的无周期长码现代化GNSS信号,提出了一种基于模块化软件的GNSS信号性能测试评估技术,对该现代化GNSS信号进行基带处理和抗干扰性能的评估。计算机仿真和硬件测试结果的对比验证了所提方法的可行性和有效性。

一种改进的BOC信号码跟踪环路设计方法

由于高阶二进制偏移载波调制(Binary Offset Carrier,BOC)信号存在自相关函数多峰值特性,在低信噪比(Signal-to-noise Ratio,SNR)环境下,其解扩后的相关峰分布易受噪声影响造成峰值错乱,严重影响基带码跟踪环路性能和伪距测量精度。介绍了经典BOC信号非相干过超前滞后(Non-correlation Very Early Late Processing,VNELP)码跟踪环路,并对其在低信噪比条件下的跟踪性能进行评估,提出了基于VNELP环路的延时相干支路法对原有码跟踪环路在低信噪比条件下对高阶BOC信号的处理性能进行改进。计算机仿真验证了所提方法的有效性和对原VNELP环路的性能改进效果。

导航接收机测距通道误差源分析

测距通道误差是影响导航接收机测距精度的主要原因。通过对导航接收机设计各个环节的通道误差源分析,给出了影响导航接收机测量精度的信道误差源和终端误差源,并分别针对这2种误差源进行了详细阐述。同时通过对误差源产生的分类和机理分析,提出了不同误差源对应的解决方案和实现方法,为高精度导航接收机的设计和开发提供了理论基础和工程参考。

GNSS信号数据/导频扩频码配对优化方法

为了提高载波相位跟踪的稳健性和伪码跟踪精度,现代全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)普遍采用数据/导频并存的信号结构。针对数据/导频信号的互相关性影响码跟踪性能的问题,提出了一种数据/导频扩频码配对优化方法。优化准则是:在一定的超前减滞后间距条件下,单独跟踪导频信号时通道内互相关干扰导致的码跟踪平均误差最小。以全球定位系统(Global Positioning System,GPS)L1C频点信号为例,基于接口控制文件(Interface Control Document,ICD)给出的扩频码族,进行了数据/导频扩频码的配对优化设计,并仿真对比了不同配对方案的码跟踪性能。分析结果表明,优化后的配对方案能有效削弱数据/导频通道内的互相关干扰,提高导航信号的码跟踪性能。

基于G-S算法的GPS接收机抗干扰技术研究

随着卫星导航技术的发展,全球定位系统(Global Positioning System,GPS)抗干扰能力差的缺点日益突出,对于能有效用于工程应用的抗干扰技术的研究显得尤为重要。针对在抗干扰算法中常用的最小均方误差(Least MeanSquare,LMS)和采样矩阵求逆(Sample Matrix Inversion,SMI)算法的数值特性不佳和矩阵病态化的缺陷,提出采用Gram-Schmidt正交化算法。对Gram-Schmidt进行了仿真分析,证明Gram-Schmidt算法能有效避免LMS和SMI算法的问题,并且只用很少的样本就可以得到较好数值特性。

GNSS接收机长码快速直捕技术研究与实现

针对全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机中的长码快速直捕算法,对基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的循环相关算法和多段匹配滤波器+FFT算法的原理和架构进行了详细分析,同时将阵列天线技术应用于GNSS接收机上,提高了低信噪比下的长码直捕性能。在同一个硬件平台上,2种算法都得到了很好的工程实现,并对试验数据进行了分析和比较。结果表明2种算法各有优缺点,在较低的信噪比和高动态的环境下均能快速有效地完成长码的直接捕获,对GNSS接收机的快速定位和导航具有一定的现实意义。

窄相关对伪码测距影响的研究

根据理论分析,相关间隔是影响伪码测距的重要因素。窄相关作为导航接收机研制过程中的主要技术手段,它可以抑制由热噪声带来的测量误差。通过对测量误差建立数学模型分析,得出了窄相关减小测量误差与信号双边前端带宽的关系。通过MATLAB仿真,验证了窄相关对测量误差的贡献是受信号双边前端带宽约束的结论。当信号双边前端带宽固定时,窄相关对测量误差的贡献固定。同时,给出了窄相关的实现条件。为窄相关在工程应用中的应用提供了理论依据。

GNSS接收机的伪距平滑技术研究

伪距测量是GNSS接收机的关键技术,对导航定位的精度具有重要影响。为了提高伪距测量的精度,主要从不同的角度详细研究了2种伪距平滑技术:载波相位平滑伪距算法、基于自适应卡尔曼滤波的伪距平滑算法,阐述了2种算法的原理和使用方法;并将其应用于工程实践,给出了试验数据和曲线。试验结果表明,该2种算法各有优点,均可以很好地提高伪距测量的精度,对GNSS接收机的精确定位和导航具有一定的现实意义。

基于L型阵列的MUSIC二维估计算法研究

阵列信号处理利用天线阵列接收空间信号,阵列输出的信号比单个天线输出的信号包含更多的信息,有利于时差、相差和到达角等信息的提取,因此在通信、雷达和电子对抗等领域得到广泛应用。空间谱估计是阵列信号处理的一个重要的研究方向,克服了传统的基于常规波束形成方法的"瑞利限"问题,具有多信号同时测向能力、测向精度高、超分辨能力等等,因此多信号多参量估计已成为许多研究课题的重要研究内容。

基于Krylov子空间的自适应陷波器设计

针对卫星导航接收终端的窄带干扰抑制问题,结合Krylov子空间性质,把基于Krylov子空间的多级维纳滤波算法应用到导航接收终端窄带干扰抑制中,提出了一种基于Krylov子空间的多级维纳滤波自适应陷波器设计方法,实现了导航接收机的自适应窄带干扰抑制,使输出信噪比达到最优,解决了传统的维纳滤波方法由于矩阵求逆运算量大的问题.仿真结果表明:该算法相比最优维纳滤波算法,运算量小,结构简单,有较好的窄带干扰抑制性能且对导航信号本身的接收影响较小,是一种实用的窄带干扰抑制算法.