GPS接收机钟跳的研究

介绍了GPS接收机的钟跳现象,并从GPS观测模型入手,深入分析了钟跳的基本原理及其对GPS载波相位观测值和伪距观测值产生的影响,同时将其与载波相位观测值的周跳现象进行了比较分析。算例表明,接收机钟跳引起的GPS观测数据跳跃对定位解算没有影响,因此在GPS数据预处理过程中不必对其进行任何改正,而只须将其同周跳现象进行正确的区分处理,从而确保定位解算工作的顺利进行。

GPS接收机天线相位中心偏差的三维检定研究

根据GPS接收机天线相位中心的几何关系 ,在超短基线相对定位法的基础上 ,利用旋转天线 ,结合精密水准测量 ,给出了一种天线相位中心偏差三维检验的方法。实例表明 ,该方法具有较高的精度和可靠性 ,适合于在野外对GPS接收机天线相位中心偏差进行实际检定。

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.

用于GPS接收机的快速自适应干扰抑制方法

提出了一种基于Householder变换的快速自适应干扰抑制方法.利用Householder变换构建的广义旁瓣相消器下支路阻塞矩阵,可将期望信号完全阻塞,提高了最小均方误差算法的收敛性,获得了较高的输出信干噪比,并提高了GPS接收机的快速抗干扰性能.理论分析和性能仿真验证了该方法的优越性.

GPS接收机抗干扰自适应天线的设计

针对自适应算法实现过程中运算量大的问题,提出了数字与模拟相结合实现功率倒置自适应处理的方法。这种方法减小了数字信号处理部分的计算量,并为有用信号提供了一个独立的射频通道,提高了系统处理的实时性,而且降低了系统的复杂程度。通过实验验证了功率倒置阵的抗干扰特性,给出了在不同的角度上存在干扰信号时系统的稳态方向图的测试结果。与GPS接收机的对接测试表明,该自适应天线系统能大大提高接收机的抗干扰能力,而且易于对现有接收机进行升级。

面向嵌入式应用领域的GPS接收机设计

本文基于GPS接收机射频前端和基带相关器模块,设计了面向嵌入式应用的GPS接收机软件。为了适应于高动态或其他恶劣条件,设计了双模态的载波跟踪环路:一种是适用于高动态的FLL辅助的PLL;另一种是适用于低动态的PLL。可以根据锁定卫星信号的情况来进行模态之间切换。在静态条件下和动态车载条件下实验验证了所实现的嵌入式GPS接收机。实验结果表明:在静态条件下,位置精度优于5m(标准差),速度精度优于0.1m/s(标准差);在车载实验中,商用GPS接收机和研制的基于嵌入式应用的GPS接收机精度大体相当。

MEMS IMU辅助的高性能GPS接收机设计

高性能稳健性的GPS卫星接收机仍然是当前研究和发展的热点。在高动态条件下,GNSS接收机设计总是涉及到跟踪动态性能所要求的环路带宽和噪声所要求的环路带宽一对矛盾体。以微惯性测量单元(MIMU)辅助的GPS接收机为实例,设计了MIMU辅助的GPS接收机搜索算法和跟踪算法,同时为减少GPS接收机对惯性器件的性能的依赖,设计了基于MIMU辅助的最优GPS接收机的环路带宽。通过仿真和车载试验对所设计的方法进行验证,仿真和试验结果表明,MIMU辅助的GPS接收机动态性能取决于MIMU的性能指标和环路的带宽,而抗干扰性能至少有13 dB的提高;跑车试验中,商用GPS接收机和研制的GPS接收机精度大体相当。同时系统还能够提供姿态角信息。

GPS接收机时钟频率漂移误差分析及模型预测

针对由于接收机和全球定位系统(GPS)时钟频率不同步而给GPS观测量引入时钟频率误差的问题,采用Allan方差法分析了GPS接收机内部时钟频率漂移所包含的随机误差成分,确定出其主要随机项,并依据时间序列分析理论建立了GPS接收机时钟频率漂移的ARMA(Auto-regressive and moving average model)模型。通过对多组数据的模型外推预测效果及残差序列的分析,验证了该模型的正确性。采用该方法可以对GPS的观测量进行实时时钟频率误差修正,故提高了观测量的精度。

GPS接收机内噪声水平的评价与检测方法

论文结合某品牌GPS接收机检测实例,提出了GPS接收机内噪声水平分布统计的评价方法,以及在超短基线场内GPS接收机内噪声水平的全新检测方法———多时段旋转检测台法。实例测试,按本方法得到的被测试GPS接收机内噪声水平标准差为0.38mm。由测试实例得到如下结论:本文的GPS接收机内噪声水平评价方法以及检测方法更加合理、可信;在超短基线场内多时段测得的同一基线长度互差应小于2mm;GPS接收机系统软件的抗噪性能对内噪声水平有着非常重要的影响。

针对GPS接收机性能的压制干扰区域分析

针对采用扩频增益作为GPS接收机抗干扰容限的非普适性和不确定性,通过建立压制干扰造成GPS接收机不同性能指标下降与分析对象之间的对应关系,将干扰威力区域用受扰区、半失效区和失效区来进行划分。结合GPS接收机工作原理,从理论上推导和分析了在连续波(CW)和宽带高斯噪声干扰下不同相关积分时间的接收机捕获、跟踪和解调等环节的性能下降到临界值时所需干信比。考虑干扰源高度与接收机天线增益的关系,对各威力区的有效干扰距离随干扰源发射功率变化情况进行仿真计算。仿真结果表明,随着干扰功率的提高,干扰源高度对有效干扰距离的影响在逐渐减小。在相同干扰功率下,CW干扰性能要优于宽带高斯噪声干扰。尽管增加接收机相关积分时间会使半失效区和失效区的范围减小,但却会引起受扰区范围显著增大。

基于软件GPS接收机的高动态跟踪环路设计

介绍了三阶载波跟踪环路的设计方法,并在MATLAB软件上通过低动态实验和高动态仿真实验对设计的跟踪环路性能进行验证。低动态实验采用中频信号采样器采集的真实GPS信号,高动态实验采用GPS信号仿真器生成的高动态仿真信号。实验结果表明,基于软件GPS接收机设计的二阶载波跟踪环路可满足一般低动态要求,而三阶载波环路则可满足载体相对于卫星加速度为10个g的高动态要求。

一种应用于嵌入式领域的GPS接收机的硬件设计

给出了基于ZARLINK公司的GP2015和集成了ARM核微控制器的GPS专用处理芯片GP4020实现GPS接收机的硬件设计,提出了射频PCB设计的解决方案。系统调试结果说明本方案设计的GPS接收机具有功耗低、体积小、集成度高的特点,非常适用于掌上设备等嵌入式领域。

动态GPS接收机载波多普勒分析及环路跟踪性能实验研究

针对普通GPS接收机在炮射制导弹药动态条件下难以正常定位的问题,用SPIRENT卫星信号模拟器分析了几种动态条件下的载波多普勒频移及其变化率,进而产生载体不同动态条件下的卫星接收信号,用软件接收机对载波跟踪环路采用2、3阶锁相环(PLL)、1阶锁频环(FLL)辅助2阶PLL、2阶FLL辅助3阶PLL时的跟踪性能进行实验.结果表明,当载体加速度达到40 g时,仅用PLL无法正常跟踪,FLL辅助PLL跟踪正常;而对于弹道环境,1阶FLL辅助2阶PLL仅有一路跟踪正常,2阶FLL辅助3阶PLL有两路跟踪正常,据此给出了载波跟踪环路改进方案.

GPS接收机的多星盲干扰抑制方法

考虑到GPS接收机需要解算至少4颗卫星的发射信号从而实现定位,而GPS接收机工作在复杂的电磁环境下,受大量人为干扰的影响,无法有效接收多颗卫星的发射信号从而实施解算定位。提出了一种新的用于GPS接收机的多星盲干扰抑制方法。由于接收机对每颗卫星的测距码(如C/A码)已知,采用基于最小二乘法的多目标自适应阵列剔除多颗期望卫星方向外的干扰信号。该方法无需期望卫星的位置信息和估计干扰信号的导向矢量,且期望卫星数目不受阵元数目的限制。仿真结果表明,该算法不仅能有效地抑制多种干扰,而且可以精确估计出多颗期望卫星的方位角。

普通手持式GPS接收机用于林区近实时差分定位的研究

Based on coordinates differential modes, using Portable GPS Receiver by near\|real time process, the positioning precision is about ±5 m. It can be used in forest to do many positioning. Position test to be done under crown measuring more than 4 satellites by synchronous measure, positioning precision is less than ±5 m. When measure time is more than 20 minutes. In addition, why differential\|positioning precision is better has been analyzed.

弱信号下软件GPS接收机全比特捕获算法

针对弱信号分析了 GPS 捕获阶段采用的相干、非相干、差分相干累积算法,提出了全比特捕获算法,并给出完整的捕获实现方案。通过算法仿真实验验证了算法的有效性。结果表明此方案能有效改善捕获性能,提高捕获效率。

GPS接收机抗多径技术研究现状与趋势

多径在GPS接收机设计中是最显著的误差源,它能引起接收机定位精度的恶化,导致系统性能的下降。首先介绍了多径的影响及多径误差模型;然后,对国内外抑制多径的技术研究进行了综述,归纳为基于空域处理和基于时域处理两大类抑制技术,并对基于Rake分集思想提高卫星导航接收机性能的新颖方法进行了讨论,给出了各种技术的优缺点;最后,讨论了抗多径技术的研究方向。

GPS接收机天线相位中心偏差的一种检定与计算方法

:GPS接收机的天线相位中心是指微波天线的电气中心 ,其理论设计应该与天线几何中心一致。天线相位中心与天线几何中心之差称为天线相位中心偏差。在 GPS检定中 ,天线相位中心偏差的检定是必不可少的。

基于ARM核的GPS接收机的设计

介绍了GPS接收机的原理以及一款GPS接收机的实际设计。该GPS接收机采用Zarlink公司生产的GP2015芯片作为接收机的射频前端,内嵌ARM7核的GP4020芯片作为接收机的数字基带处理器,并阐述了外围扩展电路及软件设计。该GPS接收机消除了以往处理器数据处理的瓶颈效应,体积小,功耗低。

窄带干扰下GPS接收机捕获性能的研究

针对GPS接收机抗干扰能力强的特点,分析了窄带干扰对接收机的捕获性能的影响.在扩频理论的基础上,给出了GPS C/A码接收机信号捕获的数学模型,计算得出平均捕获时间与捕获时间方差,给出窄带干扰下的接收机信号捕获的仿真结果.结果表明,当窄带干扰功率超过一定的值时,会导致GPS接收机捕获性能的严重恶化.