弱信号下BDS接收机卫星信号发射时间恢复方法

传统的GPS弱信号定位算法存在对本地概略位置和时钟精度要求高的问题。针对这一不足,提出一种混合星座分步解算的弱信号定位算法。首先通过GEO观测数据将用户位置误差压缩到20 km,降低算法对本地时钟精度要求,其次加入非GEO卫星改善DOP值,计算接收机精确位置。相对于传统弱信号定位方法,本文算法将接收机本地时钟精度要求,理论上可由187.5 s增大至1 500s。B1频点实测数据分析结果表明:当无法获得较准确概略位置时,本文方法可将本地时钟偏差允许范围提高达2h以上;与传统方法相比,可以在最不利的情况下,减少近一半的初次信号发射时间整秒模糊搜索的计算量。

高轨环境下BDS弱信号跟踪技术研究

针对高轨接收机需要接收来自地球对面的导航卫星信号而导致接收功率过低,且存在较大多普勒频移和多普勒频移变化率的问题,对适用于高轨导航接收机的BDS("北斗"系统)信号跟踪技术进行研究。通过STK(卫星开发工具包)建立仿真场景对HEO(大椭圆轨道)接收导航信号特性分析,根据仿真指标重新设计了弱信号跟踪环路结构以及对应的跟踪流程,并特别针对BDS B1I跟踪中存在的NH(Neumann-Hoffman)编码问题,提出滑动相关法去除NH码的方式,来延长预检积分时间。仿真表明,通过1ms稳定跟踪之后,采用滑动相关法去除NH码,将环路预检积分时间延长至20ms,跟踪环路能够成功跟踪高轨环境下C/N0=26dBHz的低信噪比BDS B1I信号,满足导航应用需求。

弱信号下“北斗”接收机NH码的快速捕获

在全球卫星导航系统(GNSS)中,延长相关累积时间可以有效提高弱信号捕获灵敏度,但是"北斗"中圆地球轨道/倾斜地球同步轨道(MEO/IGSO)卫星信号的捕获性能很大程度上受到二次编码(NH)码的影响:调制NH码的信号在每一个码元周期(1 ms)内都有可能发生跳变,对相关累积时间造成一定影响,从而会导致系统捕获灵敏度的下降。为此,提出了一种针对NH码的码元遍历搜索算法,通过遍历累积时间内NH码的所有组合,消除NH码码元引起的误差。实验结果显示,所提算法可以在一定程度上提高卫星信号的捕获成功率,尤其可以至少提高2 d B弱信号的捕获灵敏度。同时,算法可以为信号跟踪提供更加准确的载波频率。

一种改进的“北斗”卫星信号捕获方法

针对Neumann-Hoffman(NH)码跳变影响"北斗"卫星捕获灵敏度的问题,提出了一种改进的相干累积算法。通过遍历连续信号的码元的组成,找出大于门限的相关值,减少NH码跳变对信号累加的影响。仿真结果表明,改进的相干累积算法可以有效提高弱信号的捕获成功率。与传统的相干累积算法相比,延长了累积长度;与非相干累积算法相比,捕获灵敏度提高了2～3 dB。同时,采用先累加后相关的方法,有效降低了算法复杂度。

基于卡尔曼滤波的北斗接收机高灵敏度跟踪算法研究

为了提升载波跟踪环路滤除噪声干扰的能力,引入一种作为可靠最优估计方法的卡尔曼滤波估计算法,用于解决高动态或弱信号环境载波跟踪环路难以稳定工作的问题。首先分析噪声对跟踪环路产生的影响,讨论采用卡尔曼滤波估计算法的理论设计依据,并且从环路结构、模型建立和优化设计三方面着手设计了自适应卡尔曼滤波跟踪环路。试验结果表明,无论在静态还是动态场景,其定位性能和精度与传统跟踪环路相比,均有较大幅度提升。

北斗导航系统B1频点弱信号捕获技术研究

针对BDS(北斗卫星导航系统)B1频点的D1导航电文因存在NH码二次调制,导致相干累积时间不能超过1ms,从而影响了增益累积效果,降低了弱信号捕获性能的问题,基于NH码与CB1I码叠加码的自相关性,提出了一种改进的基于全比特累积的差分相干算法来实现BDS弱信号捕获。该算法通过将非相干算法和传统差分相干算法有效结合来解决传统差分相干算法不适用于长时间相干累积的问题。为了验证算法的捕获性能,将改进的算法与基于全比特累积的非相干算法对BDS-B1频点弱信号的捕获性能进行了比较。仿真结果表明,改进算法能够实现信号功率低至-178 d BW的BDS-B1频点弱信号的捕获。

基于相干累加北斗弱信号的改进捕获算法

针对北斗弱信号,采用相干累加的方法进行捕获,并在此基础上对其进行改进。与比特跳变估计算法相比,该算法在不剔除比特跳变数据块的基础上,将积分时间延长至20 ms,提高了数据利用率。仿真结果表明,本文的方法能够捕获到信噪比低至-38 d B的北斗弱信号,且具有较高的捕获概率。

一种北斗GEO卫星弱信号捕获方法

北斗地球静止轨道(GEO,geostationary earth orbit)卫星播发的D2导航数据每2 ms就可能跳变一次,在弱信号环境下,通常的捕获算法无法有效捕获到信号,针对该问题提出一种基于导航数据估计的弱信号捕获方法。该方法可根据信号质量调整捕获策略,通过对导航数据快速准确地估计,减小了导航数据跳变对捕获灵敏度的影响。仿真结果表明,对长度为60 ms、信噪比为-34 dB的北斗GEO卫星信号,该方法捕获成功率为80%,且捕获时间与全比特法相当。

全球导航卫星系统在我国林业中的应用

文中概述了全球导航卫星系统(GNSS)的现状,重点阐述全球定位系统(GPS)和北斗导航定位系统在我国林业中的应用,并对这些应用进行分析,指出GNSS技术在我国林业行业应用中存在的问题,并分析产生这些问题的原因,提出相应的解决方案建议,最后对GNSS系统在我国林业中的应用趋势进行了展望。