嵌入式GPS通用卫星信号模拟器的设计与实现

GPS卫星信号模拟器能够模拟真实环境下的卫星信号,为测试接收机的性能提供一个仿真的信号源。文章主要讨论了一种基于嵌入式系统的信号模拟器设计方案,并对其中的关键技术进行了分析,最后给出了一种可实现的硬件结构。     

基于FPGA技术的GPS卫星数字中频信号模拟器设计

高精度的卫星信号模拟器是高动态GPS卫星信号接收机设计的重要辅助工具。本文在对GPS仿真技术理论分析的基础上,提出了一种基于FPGA技术的硬件设计方案,与通常的设计方法相比,这种GPS卫星信号模拟器具有逼真性、可编程性强、易于使用的特点,为GPS接收机的设计提供了必要的支持。     

GPS姿态测量技术

GPS 定位技术早已为人们所熟知,并得到广泛应用。通过测量 GPS 信号到达两个不同位置天线的伪距差,求出两个不同位置天线的伪距差,求出两天线组成的基线与卫星视线间夹角也可以利用 GPS 测量飞行器姿态。文章介绍 GPS 测量飞行器姿态的基本原理以及有关技术(模糊度、星座选择、误差源等)问题。     

高精度轨道摄动模型在GPS导航信号模拟器中的应用

通过建立高精度的航天器轨道摄动模型,可以显著地提高GPS导航信号模拟器的仿真精度。文章通过借鉴现有的高精度轨道摄动模型的研究成果,将其产生的轨道数据引入到GPS导航信号模拟器的数学仿真流程之中,并对最终的仿真性能进行比对分析。结果表明:在采用所介绍的应用方法后,能够有效地提高GPS导航信号模拟器的工作性能。此研究结果也可为后续GPS导航信号模拟器产品的研制和开发提供参考。     

导航信号模拟器上位机软件设计与实现

卫星导航信号模拟器可以模拟产生各种动态环境下接收机所接收到的导航卫星信号。为接收机的调试和测试提供仿真信号源。完整的导航信号模拟器由上位机软件、中频信号产生、射频前端电路三个单元组成。文中对信号模拟器的上位机软件单元进行详细的分析,给出软件总体流程图,阐述主要模块的功能及其实现方法,包括人机交互界面、导航电文生成模块、载体运动轨迹计算模块、卫星位置计算模块和等效伪距误差计算模块。通过与商用(?)收机联试,验证了软件设计正确可行。     

一种通用卫星导航基带信号产生方法

为了提高导航频谱资源利用率,取得各导航系统间良好的兼容性和互操作性,近年来BOC、MBOC(包括CBOC和TMBOC)和AltBOC等信号被GPS、Galileo和北斗等多个全球导航卫星系统采用,与传统的BPSK、QPSK信号一起播发。能够产生新体制导航信号且兼容传统导航信号的模拟器是卫星导航接收机研发和卫星导航信号系统验证的主要工具。BOC信号实现结构复杂、形式多样,在实现时其耗费资源多,软件设计兼容性差。为解决这一问题,提出一种基于传统QPSK调制方式的通用卫星导航基带信号产生方法,不仅可以产生各种新体制的BOC信号,同时兼容产生传统的QPSK信号。仿真分析结果验证了所设计信号生成方法的可行性。     

双星编队星座相对状态自主确定

针对NASA的ST-3中自主编队飞行的双星星座，研究在无GPS信号覆盖区域，利用星载类GPS的伪距和载波观测数据自主确定双星星座之间相对位置与钟差的问题。文中首先给出了系统的数学模型；然后研究利用卫星姿态机动提供的几何信息，进行单差整周模糊度初始化的问题，讨论了最优化的卫星姿态机动方案；最后给出了仿真协方差分析结果。     

GNSS导航信号体制兼容性分析

导航信号体制设计是卫星导航系统设计的重要方面。文中结合Compass、GPS和Galileo系统信号体制设计,分析了Compass系统拟采用的调制方式性能及与其他卫星导航系统的兼容性能,仿真了最坏接收情况下的Galileo系统的授权信号增强对Compass系统部分信号的性能影响。     

空间飞行器红外光学信号的模拟

卫星等空间飞行器的红外信号由对外部光源的反射和自身的红外辐射构成。在按照基本的物理原理进行建模的过程中,首先通过求解卫星的运动方程得到卫星的空间位置和速度矢量,进行卫星、太阳和地球的位置关系判断,计算到达卫星表面上的外部辐射热流。然后,进行卫星的热分析计算得到卫星表面的温度分布。接着,利用双向反射分布函数（BRDF）模型对卫星的反射和辐射特性进行建模,得到在红外波段下卫星的光学信号。最后,通过对仿真结果的分析,讨论了卫星红外光学信号的变化规律。



     

高动态条件下SINS信息在GPS软件接收机信号捕获中的应用

目前卫星信号捕获主要采用自主搜索算法,在高动态环境下,由于信号存在较大的多普勒频移,且变化较为剧烈,导致自主搜索算法搜索范围变大、时间延长,通常不能满足高动态条件下的应用要求.本文在SINS/GPS松组合框架下,基于软件接收机的灵活性,利用SINS信息,使用FFT方法(并行码相位搜索算法)实现GPS信号的捕获,得到一种外部信息辅助搜索算法.仿真实验证明该搜索算法可快速有效地实现高动态GPS信号的捕获.该算法同样适用于GLONASS及我国的北斗卫星导航系统.     

GPS接收机的失锁后处理研究

信号失锁是GPS接收机在市区应用时遇到的一个问题,文中提出信号失锁后的快速恢复概念,推导出在卫星信号失锁期间对其多普勒频率、码相位和导航比特边界的预测算法和预测误差分析,并进一步研究失锁后处理设计,最后用SPIRENT模拟源进行多种信号失锁情形的模拟,验证了此设计能增强接收机的稳健性,加快接收机失锁后的定位恢复速度。     

GPS基带信号源的数字模拟实现

首先对GPS信号产生原理进行了分析,然后给出了一种基带数字信号源的产生方法,即用码发生器产生伪随机码,先和导航数据进行调制,再调制上用DDS产生的载波信号,最终形成一颗或多颗GPS卫星信号.该方法用FPGA实现,不仅可以模拟GPS卫星信号的特性,而且考虑到调试接收机的动态捕获性能,信号源中还模拟了信号在运动状态下的情况.该方法为接收机基带信号处理部分的调试节省了大量的时间,针对基带部分提供信号源,减少了调试中其他因素(例如射频部分)的错误而带来的干扰.     

GPS信号FFT捕获算法的有限字长效应分析

字长选择对于FFT捕获算法硬件实现时系统性能和资源消耗等有着点接影响。为分析有限宁艮效廊，本文提出了一种新的基于理论统计模型的分析方法，以替代繁琐耗时的样本统计过程。住根据GPS信号特点设定的简化条件下，由量化误差模型详细讨论算法结构各部分对GPS信号载噪比的影响，得出了在各种应用要求下的字长选择方案。硬件仿真实验表明了本方法估计字长效应的正确性，可以应用于工程分析。     

GPS接收机基带信号处理模块的FPGA实现

论述在GPS接收机三个功能模块中基带信号处理模块的具体作用。利用FPGA技术的先进性和软件无线电技术的灵活性开发出具有自主知识产权的功能模块。介绍其设计实现,着重于伪码生成器和NCO的实现,同时给出相关的仿真结果。     

GPS中频信号处理的Simulink实现

基于M atlab/S imu link软件,设计实现了GPS接收机的核心部分之一的数字中频信号处理模块的仿真模型。模型可实现中频信号的捕获、跟踪和解调处理。给出在所模拟的信号源输入条件下的处理结果,结果表明模型的设计正确可行。模块可以为各种新的GNSS高性能信号处理方法的设计和评估提供一个可视化的研究平台。     

转发式干扰下GPS定位精度的仿真分析

根据GPS转发式干扰的原理,建立了转发式干扰对GPS定位精度影响的数学模型.讨论了两种转发式干扰模式对定位的影响.最后通过计算机仿真分析得出了GPS转发式干扰对GPS定位精度影响的相关结论.     

Galileo L1F信号载波跟踪环中鉴别器组合研究

为了更好地进行载波相位跟踪,Galileo L1F信号相比于GPS信号增加了没有导航数据的导频信道,使数据信道能够使用不受导航数据限制的鉴别器。但是Galileo L1F信号载波相位跟踪环中传统的鉴别器组合方式仍有不足。基于适用于单一导频信道的鉴别器性能优于适用于单一数据信道的鉴别器的原理,提出了新的鉴别器组合方式,并通过仿真实验对比在不同热噪声环境下传统组合方式的两种鉴别器组合和新组合方式的两种鉴别器组合的性能。研究结果表明新的鉴别器组合在Galileo L1F接收信号的抑制噪声和防止失锁控制方面比传统鉴别器组合有明显优势。     

惯性系统速度辅助的GPS接收机性能分析

有关惯性速度辅助下的ＧＰＳ接收机的带宽、跟踪和捕获性能在本文中作了分析。研究结果表明，惯性速度辅助ＧＰＳ接收机可以有效地提高接收机的性能。     

一种新的微弱GPS信号捕获算法研究

提出一种新的适用于GPS软件接收机的微弱GPS信号捕获算法。这种算法结合软件接收机中常用的循环相关和非相干的方法,采用相邻历元数据相乘的方法消除了非相干处理中的平方损耗。分析如何利用这种算法确定采样频率、相干积分时间、非相干积分时间等参数,并且对算法的性能进行验证。