高灵敏度GPS接收机中的互相关减轻算法研究

通过理论分析,推导出了基于频差因子的互相关计算公式,提出了两种新的互相关减轻算法——并行互相关减去法和基于频差因子的并行互相关减去法.通过仿真实验,在一定多普勒频差下,1到3个干扰强信号、强度强于弱信号16dB到30dB时,两种方法对高灵敏度GPS接收机中互相关影响的减轻都有良好的效果和更强的实用性;基于频差的并行互相关减去法在计算量方面优势更大,可以加快高灵敏度GPS接收机的捕获速度,使其在接收强度较弱、信噪比很低的GPS信号时能正常工作.

一种高灵敏度GPS接收机的设计

介绍了一种GPS接收机的设计方案。该接收机应用了Atmel公司ATR06XX芯片组,具有接收灵敏度高、频率选择性优和动态范围大的特点,并且结构简单、体积小、重量轻、耗电省,经测试性能指标优良。

高灵敏度GPS接收机载波跟踪环路的设计优化与实现

基于高灵敏度GPS基带信号处理器,设计优化并实现了GPS载波跟踪环路。为了提高跟踪灵敏度,对鉴相器的性能、环路误差、环路参数进行了分析优化,并采用锁频环辅助锁相环结构,同时对于需要多个乘法器、除法器的模块采用分时共享技术,降低了资源消耗减小芯片面积。用Verilog硬件描述语言实现了所设计的载波跟踪环路,在ModelSim中完成了RTL级代码的逻辑和功能仿真,搭建了FPGA开发板验证平台,并使用GPS L1波段信号源进行性能测试。测试结果表明所设计的载波跟踪环路可达到25 dB-Hz的跟踪灵敏度。单通道载波跟踪环路基于SMIC 0.18μm工艺,Design Complier的逻辑综合面积为425555μm2。

GPS软件接收机中的一种实用高灵敏度快速捕获算法

C/A码的捕获,在软件GPS接收机中的地位举足轻重.通常软件GPS接收机中没有专门用于相关运算的硬件部件,提高软件GPS接收机的捕获灵敏度的同时降低捕获的运算量,是软件接收机实用化的关键.利用先叠加再相关的方法,可以减少相关运算的次数,但必须考虑载波误差对相关函数峰值的影响.在此基础上,研究了数据预处理中,线性插值的参数选择问题,最后,提出了最佳路径算法,进行进一步的相关累积,在延长相干累积时间长度的同时,避免导航数据跳变对累积的影响,提高捕获的灵敏度.仿真结果表明,在信噪比SNR=-37dB的情况下,算法仍能捕获到所有卫星信号.实际接收的数据也表明,算法能明显增加捕获到的卫星数量.由于算法采用了多种措施来降低运算量,因此算法的运算量适中,非常适合在软件接收机中采用.

高灵敏度GPS软件接收机开发平台

介绍了GPS软件接收机开发平台的软、硬件结构,重点阐述了基于频域的捕获算法和基于时域的跟踪算法,对导航数据的解调、同步、卫星的星历获取、用户位置解算以及信号仿真模块等做了简单描述,并利用实测数据进行了验证。实验结果表明,开发平台的几何定位精度因子PDOP=2.3534,与传统的硬件接收机相当。开发平台还可以产生多颗卫星、不同中频频率、各种多普勒频移和不同C/A码相位的GPS仿真信号,用于对GPS软件接收机的捕获算法和跟踪算法进行研究和验证。目前采用的捕获算法可以捕获信噪比为-37 dB的微弱信号,相对于常规的-19 dB的信号门限,灵敏度提高了18 dB。

高灵敏度接收机通道特性分析

针对组批投产的高灵敏度接收机性能稳定性是否有保证的疑问,根据高灵敏度接收机的遥测参数特性,分析选取了对环境特性敏感的通道AGC和SNR参数,利用环境试验规范规定的试验得到的不同条件下的试验数据,分析了接收通道性能一致性。对地面环境试验数据和在轨数据的分析结果表明:两种不同环境下接收机的通道性能表现横向一致。高灵敏度接收机通道性能稳定,保证了去型号化产品的广阔适应性。

高灵敏度自动增益控制接收机群时延波动畸变的预判分析

随着高性能卫星测控技术、导航技术、深空探测技术的发展以及宽带扩频等技术的大量应用,对星载高灵敏度自动增益控制接收机群时延波动指标的要求也越来越严格.而在工程实践中,高灵敏度接收机的某些微波特性会导致群时延波动的畸变.本文通过分析微波高灵敏度接收机自动增益控制环路的变化及干扰、反射、微波泄露等实际的工况,对群时延波动进行了估算,推导出了其畸变的预判公式,得出了自动增益控制接收机群时延波动畸变的预判依据.最终,本文通过对星载L频段高灵敏度导航接收机实例分析和设计,将其自动增益控制环路中可调衰减器群时延调整为8.7 ps,小于18.6 ps的指标;内部电磁泄露空间隔离度为-60 dB,优于-46 dB的指标;驻波比为1.5,优于2.2的指标;镜频抑制为25 dBc,大于所需的20.8 dBc的指标.经系统联试验证,群时延波动畸变小于1 ns,说明针对高灵敏度自动增益控制接收机群时延波动畸变的预判分析方法及结果正确,对其工程设计、器件选取具有重要的指导意义.

基于简易差分相干积累的高灵敏度GPS软件接收机捕获算法

典型的高灵敏度捕获技术是利用非相干积累获得高处理增益,但是非相干积累会引入平方损耗。面向GPS软件接收机高灵敏度捕获应用,提出了一种新的基于简易差分相干积累的高灵敏度捕获算法。介绍了GPS接收机的捕获原理,推导了简易差分相干积累和非相干积累检测量的统计分布,阐述了新算法虚警概率和检测概率的计算方法。实际测试表明:新算法相对于非相干积累的性能更加优越,可以在400ms内实现-192dBW的高灵敏度捕获。

基于灵敏度设计GPS接收机

根据GPS接收机的定位原理和GPS接收机灵敏度分析接收机性能,发现灵敏度主要与前端电路和基带有着密切关系。据此对GPS的天线前端电路设计滤波器和低噪声放大器,并对电路的其他方面提出要求,考虑包含处理器和大量逻辑门电路的Cyclone器件,并通过配置嵌入式软核处理设计GPS接收机。

不同接收机天线相位中心改正模型对GPS/BDS精密定位的影响

针对国产不同品牌不同型号的地面接收机天线相位中心(antenna phase center,APC)模型及仪器厂商模型差异,本文分别采用相对定位及精密单点定位(precise single-point positioning,PPP)方法,分析了GPS/BDS高精度定位中基于不同APC改正模型引起的站点估计位置差异,获得了各不同天线APC改正模型对站点估计位置影响的平均差异值.试验结果表明:不同APC改正模型对站点定位精度的影响相当,对站点估计位置在平面方向影响较小,U方向影响较大;同一种类型的天线在不同实验区域造成的影响具有较好的一致性;同品牌天线对站点估计位置的影响有一定的相似性,尤其是同品牌系列产品其相位中心的影响更为接近.

GNSS软件接收机新型高灵敏度捕获算法及实现

针对下一代卫星导航系统(如伽利略系统和GPS现代化系统等)软件接收机中信号捕获出现的数据跳变问题,提出了一种基于能量的新型高灵敏度捕获算法。该算法是在时域并行FFT捕获技术基础上,对二维搜索空间进行适当修改,在频率搜索维上采用基于能量的搜索策略。同时结合采用非相干积分技术,进行数据和导频双通道组合捕获,使噪声影响进一步减少。通过伽利略仿真信号进行实验,结果表明能量捕获算法既能克服数据跳变对捕获的影响,又能将噪声进行适度平均,从而减少误捕率,可实现适度低信噪比条件下的高灵敏度捕获。

基于随机共振的高灵敏度GPS信号捕获算法

针对微弱环境下全球定位系统(global position system,GPS)信号捕获问题,提出了基于随机共振(stochastic resonance,SR)的GPS信号捕获算法。该算法首先用部分匹配滤波器对GPS信号进行分段相关预处理,然后利用SR提高预处理后信号的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR),SR中引入了二次采样和自适应技术,解决了传统SR不适合捕获大频率信号(频率远大于1 Hz的信号)及SR参数难以与被捕获信号匹配的难题,最后采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)谱分析技术,实现在较短的相关累积时间内获得较高的捕获灵敏度。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在相关累积时间为10 ms,信号SNR为-38 dB的情况下,算法捕获GPS信号的正确检测率达到100%。

基于Bayes准则的高灵敏度GPS信号跟踪

在室内GPS信号强度下实现GPS信号的准确跟踪,是室内GPS能够广泛应用所必须解决的关键技术之一。结合GPS信号格式的特点,根据贝叶斯参数估计的相关理论,提出了一种高灵敏度GPS信号跟踪方案。根据仿真,其跟踪载噪比门限可达12.5dB/Hz,达到目前领先的商用高灵敏度接收机水平。

高灵敏度GPS技术的研究进展

介绍了高灵敏度GPS(High-Sensitivity GPS)技术的研究进展及高灵敏度GPS技术的应用前景和研究意义。分析了GPS信号在室内、森林、城市等一般GPS接收机无法应用环境的特性,综述了高灵敏度GPS关键技术的基本原理。高灵敏度GPS技术的核心就是室内环境微弱GPS信号的捕获技术,重点介绍了捕获室内环境弱GPS信号的基本方法,总结了各种捕获算法的特点。

高灵敏度GPS信号捕获技术研究

分析了影响GPS信号捕获灵敏度的因素,提出了减小相干损耗、降低噪声功率等实现高灵敏度信号捕获的技术途径;研究了相干损耗对灵敏度的影响,提出了高灵敏度捕获的搜索步长选择方案;研究了相干积分和非相干积分的信噪比增益,提出了相干积分+非相干积分的信噪比增加方案;进行了信号捕获仿真,仿真结果表明,所提出的技术途径可行,能够实现对30dB-Hz的低信噪比信号的捕获。

基于Viterbi算法的高灵敏度GPS信号跟踪

为了使GPS能够适应树林、室内等有遮挡的情景,高灵敏度接收机成为研究的一大热点。其中,GPS弱信号的跟踪是高灵敏度GPS必须解决的关键问题之一。依据GPS弱信号的特点,提出一种基于Viterbi算法的高灵敏度GPS信号跟踪方法。仿真结果表明:在信号的多普勒变化率小于10Hz/s(0.2g动态)和50Hz/s(1g动态)时,载波环路的跟踪门限分别达到11dB/Hz和16dB/Hz。由实验结果可知:算法的灵敏度高,能够适应一定的动态,而且,算法实现简单,计算量较小。

一种高灵敏度GPS信号快速捕获算法

为了提高GPS软件接收机捕获算法的灵敏度和快速性,提出了一种高灵敏度GPS卫星信号快捕方案。首先对GPS信号进行频率补偿,然后进行相干滤波提高卫星信号的信噪比,从而提高捕获算法的灵敏度。再采用延迟、累积捕获结构寻找输入信号中各颗卫星的C/A码起始点,引入延迟累加器实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,捕获时间仅为传统FFT快捕算法的几十分之一,提高了捕获算法的速度。分别通过实测和GPS数字中频信号发生器仿真生成的GPS数字中频数据对所设计的捕获算法进行了验证,实验结果表明该捕获算法行之有效。

一种新的高灵敏度GPS信号捕获方法

针对全球定位系统(global position system,GPS)信号的高灵敏度捕获问题,提出了一种基于阵列双稳随机共振(stochastic resonance,SR)的GPS信号捕获方法。该方法首先用部分匹配滤波器对GPS信号进行分段相关预处理,并进行二次采样,得到符合阵列双稳SR系统输入要求的信号,然后应用阵列双稳SR来提高其信噪比增益,最后利用FFT谱分析技术,实现快速高灵敏度捕获GPS信号捕获。实测和仿真数据表明,该方法对于GPS信号,特别是对于微弱环境下GPS信号的捕获,性能得到了很好地改善。

高灵敏度GPS捕获技术研究综述

介绍了高灵敏度GPS捕获技术的概念,按照提升灵敏度方式的不同将当前高灵敏度GPS捕获技术分为信噪比提升方法、互相关干扰抑制方法和辅助GPS捕获方法,分析了三种方法各自的特点及提高灵敏度所采用的途径,论述了高灵敏度GPS捕获技术的国内外研究现状,指出了高灵敏度GPS捕获技术的关键技术和未来的发展趋势。

高灵敏度卫星导航接收机的差分相干积分算法

积分算法的选择是高灵敏度卫星导航接收机的关键技术,它影响着接收机的灵敏度以及硬件相关器的设计方法。差分相干积分应用于高灵敏度接收机能够减小传统非相干积分的平方衰减。理论分析与数据实验的结果表明差分相干积分的检测性能平均优于非相干积分约0.75dB。