GPS L2C CL码折叠联合快速捕获算法研究

GPS L2C信号是GPS L2频点增加的新型民用信号,与传统导航信号L1C/A码相比,GPS L2C信号的导航电文和伪码结构均作出了改进,伪码由数据和导频双通道组成,数据通道伪码周期20 ms,导频通道伪码周期1.5 s,伪码周期分别是C/A码的20倍和1500倍,较长的伪码有更好相关性以及抗干扰能力,但是长码捕获需要更长的捕获时间。对此,提出一种基于折叠技术联合CM码相位辅助实现CL码的快速捕获方法。在高信噪比和高采样率的工作环境下,通过实测数据分析验证,在伪码折叠次数为5次时,本文方法比时域并行的短码辅助长码捕获方法速度提升了77%,与利用XFAST直捕CL码相比速度提升了93%。

不同跟踪方式下GPS L2C信号质量评估精度分析

卫星信号质量好坏会影响用户的使用性能,利用软件接收机的跟踪结果可以实现信号质量评估.GPS L2C信号的伪码是由CM码和CL码时分复用(time division multiplexing,TDM)组成,根据其信号特点可以使用不同的跟踪方式进行跟踪.针对不同跟踪方法对信号评估精度的影响,重点分析了信号一致性,信号的相关性能等指标.通过仿真信号分析和实测数据验证,结果表明:联合跟踪相比于单分量跟踪其评估精度更高,且各项指标的评估结果都优于单条支路的评估结果,使用联合跟踪会带来更小的测距误差.

GPS L2C捕获算法研究及性能分析

L2C是GPS现代化Block IIR-M卫星发射的一个新民用信号。为了估计GPS L2C的捕获性能,该文首先研究了GPS L2C捕获算法,即本地产生的归零CM,利用FFT快速实现短码的捕获后,利用短码和长码固定的相位关系实现长码的捕获,仿真验证,该方法能够快速实现L2C的捕获;然后利用统计理论分析了L2C码捕获性能,建立了确定接收机抗干扰能力一般方法,该方法可以运用到其它GNSS信号干扰性能的分析中去。

基于短时相关和FFT的GPS L2C信号捕获算法

设计并实现了一种基于短时相关结合FFT的GPS L2 Civil(L2C)信号捕获算法。针对该算法,分析了本地码采用Return-to-Zero Civil-Moderate(RZ CM)码和Non Return-to-Zero Civil-Moderate(NRZ CM)码时的捕获性能,并采用码相位比较策略进一步提升发现概率。仿真结果表明,在选用RZ CM码并采用码相位比较策略时,该算法对载噪比为29 d BHz的信号发现概率在90%以上,对载噪比为28 d BHz的信号发现概率也能达到60%。

基于分裂基FFT的L1辅助L2C双频GPS信号快速捕获

室外无人搬运车(automatic guided vehicle,AGV)运输和未来的无人驾驶智能汽车等对全球定位系统(global positioning system,GPS)高精度定位精度要求较高,GPS L1/L2C双频信号可以校正电离层误差从而提高GPS单机的定位精度。但L2C民用中码/民用长码(civil moderate/civil long code,CM/CL)的长度远大于L1粗捕获码(coarse/acquisition code,C/A),传统的捕获算法直接用于L2C信号会使捕获时间延长甚至导致捕获失效。对此,提出了利用捕获到的L1信号的多普勒频移和C/A码相位对L2CM码进行辅助捕获,然后利用CM码码相位对CL码进行辅助捕获的方法,减小了L2C信号捕获的二维搜索范围;同时在相关运算中利用分裂基快速傅里叶变换(split-radix fast Fourier transform,SFFT)代替传统的基2FFT进一步降低了计算量。仿真结果表明,所提算法在运算量明显降低的情况下可以实现对L1/L2C双频信号的精确捕获。

GPS L2C CM码快速捕获算法研究及互噪声分析

GPS L2C信号是GPS现代化Block IIR-M卫星发射的一个新型民用信号,其主要由时分复用的CM码与CL码组成。由于CM码的码长较短,一般先捕获CM码,再利用CM和CL之间的固定相位关系实现L2C的捕获。文中重点研究了GPS L2C信号CM码采用分块折叠法进行快速捕获的算法,并且推导了分块折叠算法的互相关噪声,同时利用仿真计算得到了精确的互相关噪声的经验公式。仿真结果证明,分块折叠法能够快速捕获L2C信号CM码的相位,并且互相关噪声符合推导结果。

GPS民用L2C信号和传统L2P(Y)信号测量的电离层ROTI的比较

为了比较GPS民用L2C信号与传统L2P(Y)信号测量的ROTI差异,利用低纬地区4个IGS台站提供的1、30s采样间隔的GPS载波相位数据,对同一接收机的ROTIL2C(由L1C/A和L2C载波相位得出)和ROTIL2P(由L1C/A和L2P(Y)载波相位得出)进行对比分析,对零/短基线的不同类型接收机的ROTIL2C和ROTIL2P进行对比分析。结果表明,对于1s采样间隔的数据,一些接收机的ROTIL2C和ROTIL2P的差异较大。对于零/短基线的2种接收机,由1s采样间隔数据计算的ROTIL2C差异较大,ROTIL2P差异也较大。对于30s采样间隔的数据,同一接收机的ROTIL2C和ROTIL2P的差异较小。对于零/短基线的2种接收机,由30s采样间隔数据计算的ROTIL2C差异较小,ROTIL2P差异也较小。

基于分段FFT算法的GPSL1/L2C信号快速捕获算法研究

在科学技术快速发展的背景下,GPS技术得到了广泛的应用,在GPS系统运行过程中其稳定性与便捷性得到了广泛的关注,其中的信号快速捕获直接影响着其对卫星捕获的速度,特别是在卫星信号新增后,为了实现对双频GPS信号的接收,GPSL1/L2C信号快速捕获算法得到了全面的研究,本文根据GPSL1/L2C信号快速捕获算法的现状,主要介绍了基于分段FFT算法的GPSL1/L2C信号快速捕获算法,旨在提高信号快速捕获的准确性。

基于GPS精密单点定位技术的L2C信号分析

基于精密单点定位(precise point positioning, PPP)技术处理2016年年积日1~7 IGS网中27个测站的高频数据,并直接在位置域研究使用L2C信号代替传统的L2P信号构成双频无电离层组合的精度改善情况。实验结果表明,P1/L2C组合观测值相较于传统的P1/L2P组合PPP动态定位结果在 E 和 N 方向有7.4%的精度提升, U 方向改善了4.4%。另外,L2C信号跟踪稳定、不易失锁等特点有利于保持卫星观测弧段的连续性,从而有助于PPP模糊度参数的收敛和定位精度的提高。

GPS现代化及其影响

分析了GPS技术的应用现状和GPS所面临的挑战,论述了GPS现代化的实质、内容、措施和进程,在此基础上分析了GPS现代化的影响。

GPS现代化后L2载波的数据质量分析

从L2C码的信号结构、多路径效应和信噪比3个方面对实际采集到的观测数据进行分析,结果表明,新的L2C码采用了新的设计结构,其多路径效应与C/A码的多路径效应较为一致,且L2载波的信噪比得到明显提高。然后利用L1载波和L2载波分别求解双差模糊度,实验结果说明,加载了L2C码的L2载波和L1载波计算双差模糊度的效果一致,较原未加载L2C码的载波在模糊度解算效率上有显著的提高。

基于GPS双频信号增强的雪水当量估计

雪水当量是重要的积雪参数之一,对气候变化预测与水资源管理等有重要意义。GPS干涉反射技术(GPS-IR)是一种十分有效的积雪深度监测技术,结合积雪密度估计模型可实现雪水当量的估计。基于此,提出了一种GPS-IR双频积雪参数反演增强方法。首先,利用美国板块边界观测(PBO)AB33测站2016年水文年与P019测站2020年水文年的L1和L2C信号信噪比数据,通过GPS-IR技术获取了两个测站的双频反射高度,建立了双频反射高度的线性关系模型,并通过该模型填补了L2C信号反射高度缺测数据,进而获取双频增强积雪深度时间序列,然后通过积雪密度估计模型转换得到雪水当量日估计值,最后采用SNOTEL测站实测积雪参数进行检验。结果表明:基于L2C信号的积雪深度反演精度要优于L1信号,基于增强方法的积雪深度反演精度介于L1信号和L2C信号之间;基于增强方法的雪水当量反演精度与L2C信号基本相当,且均优于L1信号;增强方法在AB33测站与P019测站分别有效填补了基于L2C信号的积雪深度/雪水当量时间序列25.8%与13.7%的空缺数据。本文提出的增强方法充分利用了GPS双频信号数据资源,可获取高连续性的GPS积雪深度和雪水当量,为设备缺乏地区的雪水当量估计、水环境监测等研究提供参考。

GPS现代化后L2C的信号质量分析

分析了L2C码的主要作用,比较了GPS现代化后L2载波信噪比的变化特点,阐述了伪距观测值的噪声水平。

一种GPS L1C/A与L2C双频信号的捕获算法

为提高双频信号的捕获速度,通过对L1C/A码进行捕获后,利用L1与L2波段之间频率关系导频捕获L2信号频率,利用L1C/A码对应20个CM码起始码片的可能点捕获到L2C码。验证表明该算法能够实现L1C/A和L2C信号的快速捕获,大大减小了对L2波段的频率搜索重复性和捕获L2C码的运算量,能够实现双频信号的快速捕获,对精度较高的双频接收机的研究有一定参考价值。