提高GPS定位精度的改进卡尔曼滤波算法研究

介绍了一种有效提高GPS定位精度的改进卡尔曼滤波算法。该算法针对最小二乘法和标准卡尔曼滤波的特点,通过伪距估计出接收机的位置和钟差,有效避免了由于滤波初值、系统噪声方差以及量测噪声方差带来的滤波发散问题。同时该算法不直接使用卡尔曼滤波来估计接收机的状态,而是估计接收机状态的误差,减小了运算量,有效提高了定位精度。在进行状态误差估计时,不需要存储大量测量数据,能方便地进行动态测量数据的实时处理。仿真结果证明此算法具有较快的收敛速度和较高的定位精度。

一种低复杂度高精度多路GNSS多径信号模拟方法

为了对GNSS信号多径抑制算法进行研究,需要采用GNSS信号模拟器对各种多路多径环境进行高精度的模拟。传统多径生成方法信号通道数量和控制复杂度会随多径路数线性增加,限制了模拟器对复杂多径场景的模拟能力。在对多径信号建模分析的基础上,提出一种基于固定阶数复数滤波器的低复杂度多路多径信号高精度模拟生成方法。理论上,利用该方法仅以单个通道就可生成上百路多径信号,从而克服传统多径实现方法在生成方式上的缺点,有利于实现对复杂多径环境的模拟。并从几种典型相干早迟码间隔跟踪环路输出S曲线和过零点偏差的角度对两者的一致性进行定量分析。仿真验证结果表明:所提方法产生的多路多径信号对信号时域波形和码相关峰产生的畸变效果与仿真产生的参考多径信号的畸变效果相一致。

一种GNSS信号模拟器高精度实时伪距计算优化方法

针对GNSS信号模拟器伪距计算的实时性和高精度需求,提出一种伪距计算的优化方法。该优化方法首先使用Hermite插值算法计算任意时刻的卫星位置,然后在迭代计算卫星发射时刻时不计算信道延迟量,并且针对不同动态条件选择不同的伪距时间间隔,插值计算伪距动态模型参数。与传统算法比较,该方法计算效率大幅提高。仿真结果表明:优化算法的伪距计算误差小于1mm,证明了该算法的良好性能。

一种基于快速傅里叶变换和圆周移位的捕获算法

信号搜索捕获是影响GPS软件接收机的重要工作性能指标。为了提高GPS软件接收机的捕获速度,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)和圆周移位的捕获算法。该算法利用圆周移位的性质,即时域序列的调制等效于频域的圆周移位,将中频信号频谱序列通过圆周移位得到基带频谱序列,不用再通过载波分离,从而降低FFT运算次数。理论分析表明该算法可以有效减少运算量,提高捕获性能。最后,通过FPGA与DSP搭建仿真实验平台,将该捕获算法与已有算法进行比较,结果表明该算法具有较快的捕获速度,减少了捕获时间。