一种融合子载波的B1C信号无模糊跟踪算法

北斗B1C信号采用二进制偏移载波调制,缓解了导航通信频带拥挤问题,具备更强的抗干扰能力,但其相关函数存在多峰性,易导致跟踪环路误锁,对信号跟踪算法提出了更高的要求。针对B1C信号数据分量和导频分量存在跟踪模糊性问题,提出了一种融合子载波的无模糊跟踪算法。通过调节本地码和子载波调制码,依据正负叠加、乘积、模加的运算规则,对相关函数进行重构,得到完全消除副峰的新相关函数。理论分析和仿真验证结果表明,所提算法的相关函数在去除副峰的同时拥有尖锐的主峰;输出鉴相曲线光滑,不存在除过原点外的其它零点,不会造成误锁问题。在相同载噪比条件下,所提算法的码相位跟踪误差相较于ASPeCT算法降低了21.39%,码跟踪误差更小,跟踪精度更高,抗噪声性能良好,载波环和码环均可稳定准确地跟踪输入信号。

基于伪相关函数的BOC无模糊跟踪性能分析

BOC(Binary-Offset-Carrier)调制广泛应用于全球导航卫星系统中,但由于BOC自相关函数的多峰导致传统码跟踪环路存在模糊性。伪相关函数(Pseudo Correlation Function,PCF)方法在本地采用两个特殊的参考信号和非线性处理以获得无模糊的相关函数。根据一种PCF方法本地参考波形设计的充分条件,推导了其无模糊函数的数学形式,并着重分析了其跟踪和抗多径性能与本地参考波形的关系。仿真结果表明:该PCF方法解决了跟踪模糊问题,且随着参考信号的宽度因子增加,其跟踪精度逐步改善;该PCF方法对于中长延迟多径干扰抑制能力较好,宽度因子为0.5或1时,其多径误差最小。

一类时滞系统的模糊跟踪控制及其仿真

研究了一种基于模糊T-S模型的非线性时滞系统模糊跟踪控制问题。首先利用模糊T-S模型对不确定非线性系统进行模糊建模,然后在此基础上研究了模糊系统在状态可测与不可测的情况下的模糊跟踪问题。控制器的设计避开了复杂的精确反馈线性化与自适应方法。采用本方法,可将控制器的设计问题转化为求解线性矩阵不等式问题,再利用凸优化技术可将其有效地解决。因此该方法既简单又实用,并且通过仿真实例说明了它的有效性与正确性。

适用于BOC及其衍生信号的无模糊跟踪算法

针对二进制偏移载波调制及其衍生信号自相关函数的多峰特性带来的跟踪模糊问题,提出一种基于信号相关函数特点的子函数组合相关的无模糊跟踪算法。首先,通过构建的形状码向量得到二进制偏移载波调制基准及衍生调制信号的通用互相关函数表达式,将接收信号的伪码作为本地参考信号,设计特殊的本地码波形与相应的接收信号进行相关运算得到信号相关子函数,然后利用重构规则重新组合子函数,得到边峰完全消除,保留单峰的新的相关函数。改进跟踪算法的码跟踪环路结构,相比传统的码跟踪环路结构,减少了滤波电路,结构有了简化,硬件的实现复杂度也有所降低。仿真实验结果表明,相关函数副峰消除的同时保留了主峰的尖锐性。通过与传统跟踪算法对比可知,在相同载噪比的前提下,该算法的码跟踪精度更高,鉴相函数不存在除过零点外的其他误锁点,不会造成误锁现象。相比传统的跟踪模糊消除算法,该方法不仅能有效地适用于BOCs(m,n)一类的基准调制信号,对于复合类衍生信号CBOC(6,1,1/11)也能实现无模糊精准跟踪。

余弦BOC信号伪相关函数无模糊跟踪方法

二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)调制方式实现了频谱分离和频段共享,被应用于全球导航卫星系统中;但由于BOC信号自相关函数的主峰和副峰幅度差异较小,容易引起捕获和跟踪模糊,导致较大的测距误差;余弦相位BOC(Cosine-phased BOC,CosBOC)信号自相关函数形式相对复杂,给其无模糊处理带来了挑战;基于伪相关函数法(pseudo correlation function,PCF)思想,针对CosBOC信号设计本地参考信号的特殊码片波形,与接收信号相关后经过非线性组合可获得单峰无模糊相关函数,消除了跟踪模糊性;仿真结果表明:参数取值合适时该方法的跟踪和抗多径性能均优于同等条件下的BPSK-like方法。

基于观测器的仿射型多机耦合电力系统H_∞模糊跟踪控制

模型未知的仿射型多机耦合电力系统用一系列T-S模糊模型逼近,且模糊模型的结论部分具有常数偏差项。由于系统状态具有不可测性,采用模糊观测器来估计系统的状态。基于该系列模糊模型和观测器,考虑仿射模型固有的常数项偏差,提出一种新型H模糊跟踪控制方法,并用线性矩阵不等式的凸优化方法求解控制器参数,实现了仿射型多机耦合电力系统的稳定跟踪控制。仿真验证了方案的有效性。

一种新的BOC(n,n)无模糊跟踪算法

针对BOC(n, n)信号相关峰的多峰性引起信号跟踪模糊的问题,提出一种新的BOC(n, n)无模糊跟踪算法,通过重构本地BOC码合成无边峰的相关函数解决BOC信号的模糊跟踪问题。仿真与分析表明,提出的算法完全消除了自相关函数的多个边峰并保持窄相关,去模糊效果更好,具有良好的跟踪性能。相比于传统跟踪算法、自相关边锋消除法(ASPeCT)和副载波相位消除法(SCPC),新算法的鉴相曲线斜率较大,且鉴相曲线更加稳定。对于BOC-sin(n, n)和BOC-cos(n, n)信号,新算法的码相位测量误差均方差比副载波相位消除法更低,抗噪声性能最好。在抗多径性能方面,多径包络面积最小,多径抑制效果最优。

一类不确定非线性系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类不确定非线性连续系统,用模糊系统对未知函数进行逼近的基础上,利用Lyapunov稳定性理论,提出了一种新的自适应模糊跟踪控制算法。此算法的特点是,无论取多少条模糊系统的规则,自适应学习的参数只有一个,便于实现,而且还能确保闭环系统渐近稳定,并使系统的跟踪误差为零。仿真研究表明,所提出的算法是有效的。

基于伪相关函数的多级电平编码符号信号通用无模糊跟踪方法

针对新一代全球导航卫星系统(GNSS)中多级电平编码符号(MCS)信号存在的跟踪模糊问题,本文提出了一种通用的MCS信号无模糊跟踪方法.首先推导了不同MCS信号互相关函数的统一表达式,并给出了伪相关函数的定义;然后深入分析了实现无模糊跟踪需要满足的约束条件,推导了两路参考信号的通用构造方法以及相互之间的关系,为具体MCS信号的求解提供了极大的便利;进而给出了利用本文方法的GNSS接收机码跟踪环路模型.作为MCS信号的特例,分别讨论了本文方法在四种二进制偏移载波信号跟踪中的应用.仿真结果表明,本文方法能够有效解决MCS信号的跟踪模糊问题,具有良好的性能和广阔的应用前景.

基于合成相关函数的Cosine-BOC信号无模糊跟踪方法

二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)调制信号的自相关函数具有多峰性,导致全球导航卫星系统(global navigation satellite systems,GNSS)接收机同步阶段容易产生误捕和模糊跟踪。针对此问题,提出了一种基于合成相关函数的Cosine-BOC信号无模糊跟踪方法。该方法通过设计两路本地辅助信号的波形,与接收BOC信号进行相关运算,构造出无边峰的合成相关函数,实现无模糊跟踪。理论分析与仿真结果表明,该方法能够完全消除BOC自相关函数边峰,保持主峰的宽度,有效地提高了码跟踪的可靠性,同时具有较好的多径抑制能力,且适用于任意阶数的Cosine-BOC调制信号。

AltBOC非相干鉴相曲线赋形无模糊跟踪方法

针对全球导航卫星系统中使用的交替二进制偏移载波(Alternative Binary Offset Carrier,AltBOC)调制信号存在跟踪模糊的问题,提出了一种非相干鉴相曲线赋形无模糊跟踪方法。该方法使用两个线性组合码与接收信号的互相关组合来实现非相干鉴相曲线。讨论了具有良好抗多径性能的非对称无模糊目标曲线的设定原则。提出了一种基于线性方程组最小二乘解的鉴相曲线赋形方法。给出了针对AltBOC(15,10)导频信道的权值计算结果并设计了易于硬件实现的跟踪环路。仿真结果表明,该方法能够使鉴相曲线在最小二乘意义下接近于目标曲线。设计出的跟踪环路相对于传统的AltBOC无模糊跟踪环路,具有更好的抗噪声和抗多径性能。

非线性纯反馈时滞系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类不确定非线性纯反馈时滞系统的自适应模糊跟踪控制问题,本文采用模糊逻辑系统来逼近系统中未知的非线性函数,利用自适应方法和Backstepping方法构造出一种自适应模糊控制器,并给出了非线性纯反馈时滞系统跟踪控制问题可解的充分条件。仿真结果表明,所设计的自适应模糊控制器,保证闭环系统的所有变量有界,并确保系统输出有效跟踪给定的参考信号,跟踪误差收敛到原点的一个充分小的邻域之内,同时其他闭环信号保持有界。该控制方法可以有效地减少系统在线计算负担。

二进制偏移载波最小均方误差预滤波无模糊跟踪方法

针对全球导航卫星系统所使用的二进制偏移载波(BOC)调制信号存在跟踪模糊的问题,提出了一种最小均方误差预滤波(MMSES)无模糊跟踪方法。在分析预滤波代价函数的基础上,首先推导经过相关后的噪声功率项表达式,然后根据最小均方误差准则,以宽度较窄的三角形单峰无模糊相关函数为赋形目标,给出包含噪声项的滤波函数最优解,最后采用预滤波器结构设计出赋形相关器。仿真结果表明,MMSES无模糊跟踪方法能够适用于各种相位和阶数的BOC信号,得到主峰宽度为0.2×10-6 s的单峰相关函数,且在处理高阶调制信号时的跟踪误差在载噪比为25～45dB.Hz范围内,比BPSK-Like方法减少了50%以上,多径误差在延时为0～1.5×10-6 s范围内比BPSK-Like方法减少0.8m。

高阶BOC调制信号无模糊跟踪技术性能比较

BOC调制方式提升了导航信号的性能和频谱资源利用率,但是自相关函数的多峰特性使信号接收面临新的问题。本文研究高阶BOC调制方式及其无模糊跟踪技术,主要分析了Bump-Jump算法、BPSK-like算法、SCPC算法和双环路算法,比较不同跟踪技术的硬件复杂度、计算复杂度、跟踪精度和跟踪稳定性,结果可为接收机设计提供参考。

一种改进的BOC(kn,n)信号无模糊跟踪方法

针对二进制偏移载波(BOC)调制信号自相关函数的多峰特性给信号跟踪环节带来的模糊性问题,提出了一种基于边峰消除思想的改进的BOC(kn,n)型信号无模糊跟踪方法。该方法通过设计两路本地BOC-Like辅助信号,合成无边峰的相关函数,接收机采用基于此相关函数的延迟锁定环(DLL)来消除BOC调制信号的跟踪模糊性问题。理论分析和仿真验证表明,提出的改进方法合成的相关函数能够完全消除边峰,并且使主峰更加尖锐。同时,基于该方法设计的鉴别器的输出曲线能够消除原有的误锁点,使跟踪环路具有良好的抗噪声性能和多径抑制能力。

自适应模糊跟踪系统的设计

提出一类自适应模糊控制器,选择系统的误差向量,作为模糊控制器的输入变量,构成了一种自适应模糊跟踪系统的设计方法,该方法利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了其可行性,仿真结果验证了其有效性.

一种H_∞次优滤波模糊跟踪器的设计与仿真

针对目标做高机动运动时跟踪误差增大的问题,提出了一种基于H∞次优滤波器的模糊鲁棒跟踪器。该跟踪器利用H∞次优滤波器的鲁棒性以快速减小由于目标机动产生的估计误差,实现对机动目标(尤其是高机动目标)的快速跟踪。同时,应用一系列的模糊规则在线自适应调整H∞次优滤波器的过程噪声协方差矩阵,使得该跟踪器可以精确跟踪非机动目标和机动目标。仿真结果表明,该跟踪器对机动目标和非机动目标的跟踪效果均很好,并且在目标从非机动到机动切换时,能够快速减小跟踪误差。

非线性时滞系统的自适应模糊跟踪控制

针对一类带有未知非线性函数和时滞项的非线性不确定系统,提出了一种新的自适应模糊跟踪控制。用模糊逻辑系统来逼近系统中未知的非线性不确定函数,基于自适应方法和Backstepping设计模糊自适应控制器。设计的模糊自适应控制器确保了闭环系统的所有信号是一致有界的,也保证了跟踪误差收敛到原点的一个充分小的邻域内;另外设计的模糊跟踪控制器不涉及模糊基向量函数的计算,使其在系统的控制过程中将极大地降低系统的在线计算负担。仿真算例验证了所提出方法的有效性。

基于组合相关函数的CosBOC(10,5)信号无模糊跟踪方法

二进制偏移载波(BOC)调制信号是一种设计精妙的新型卫星导航信号,充分挖掘其性能的前提是解决好其跟踪模糊问题。余弦相位二进制偏移载波(CosBOC)信号的自相关函数相对更复杂且难以简洁统一地表示,其跟踪模糊问题的研究也相对薄弱,为此,以应用于伽利略系统的E6频段上的CosBOC (10,5)信号为研究对象,提出了一种基于组合相关函数的无模糊跟踪方法。该方法首先设计了由数目尽量少的本地复现信号及其移位加权来线性组合构成的本地参考信号;然后通过码跟踪环路该参考信号与接收信号相关后得到无副峰的相关函数,从而消除码鉴别器的跟踪模糊;最后分析了该方法的码跟踪误差。实验结果表明,该方法与类二进制相移键控法(BPSK Like)、峰跳法(Bump Jump)和伪相关函数法(PCF)相比,跟踪环路结构简单,完全抑制了跟踪模糊且整体上具有较好的码跟踪性能。

3自由度移动机器人的模糊跟踪控制器设计

在平面目标跟踪过程中,将移动机器人跟踪的目标期望位姿分解为4种位置和方位组合,在分析总结了具有2个可操舵驱动轮的3自由度移动机器人运动特性的基础上,根据自动驾驶控制的专家经验知识,针对4种位姿的要求设计了4个子模糊跟踪控制器,这样大大简化了模糊逻辑推理过程,并减少了计算时间,实现了位置和方位的独立跟踪控制,同时满足了跟踪目标的位姿要求.最后,利用仿真实验验证了算法的可行性和有效性.