一种基于BOC信号双重估计技术的抗多径方法

双重估计技术DET采用延时锁定环DLL和副载波跟踪环SLL分别对BOC信号的伪码分量和副载波分量进行跟踪,具有良好的无模糊跟踪特性。但是,多径信号可以通过SLL环路和DLL环路影响BOC信号的跟踪精度。提出一种针对BOC信号双重估计技术的抗多径方法,通过采用阶状码波形设计DET双环交互互相关函数来提升DET的多径抑制能力,并通过在DLL中采用设计灵活、抗多径性能优越的CCRW多径抑制技术来减弱多径信号对DET跟踪精度的间接影响。方法不仅可以直接减弱DLL环路中多径信号的影响,还可以通过改变本地伪码信号的构成抑制多径信号的干扰。仿真验证结果表明,方法相比常规DET能有效减小多径误差包络面积。     

一种基于窄相关的BOC信号的多径减弱方法

针对卫星导航接收机性能易受多径信号的影响,提出了一种基于窄相关的BOC信号的多径减弱方法。该方法通过调整本地伪码相位使码跟踪环路和载波跟踪环路工作在受多径影响小的自相关函数副峰上,有效地减小了多径信号对环路的影响,性能优于传统的窄相关技术,且几乎不增加设备的复杂度和计算量。通过对BOC(1,1)和BOC(10,5)的仿真分析表明：该方法能有效减小多径引起的误差,对延迟大于0.5个码片的多径信号能起到完全抑制的效果。最后本文还对该方法在低信噪比下的应用给出了建议。
     

长椭圆球波函数在卫星导航中的应用研究

卫星导航信号的码片波形是影响系统跟踪精度和抗多径干扰性能的重要因素。首次提出将时域上集中分布同时在频域上能量聚集性最佳的长椭球波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)作为导航信号码片波形,并对比分析了相同码速率和带宽限制下的PSWF码片波形和二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制码片波形的跟踪和抗多径性能。结果表明:在合适的带宽范围内,PSWF码片波形具有和带限BOC调制码片波形结构相似的相关函数和功率谱密度;PSWF码片波形在跟踪精度和抗多径干扰方面整体上优于带限BOC调制码片波形。综合分析,PSWF码片波形具备较好的导航性能,可作为我国卫星导航信号波形设计的一种新选择。     

基于伪相关函数的BOC无模糊跟踪性能分析

BOC(Binary-Offset-Carrier)调制广泛应用于全球导航卫星系统中,但由于BOC自相关函数的多峰导致传统码跟踪环路存在模糊性。伪相关函数(Pseudo Correlation Function, PCF)方法在本地采用两个特殊的参考信号和非线性处理以获得无模糊的相关函数。根据一种PCF方法本地参考波形设计的充分条件,推导了其无模糊函数的数学形式,并着重分析了其跟踪和抗多径性能与本地参考波形的关系。仿真结果表明：该PCF方法解决了跟踪模糊问题,且随着参考信号的宽度因子增加,其跟踪精度逐步改善;该PCF方法对于中长延迟多径干扰抑制能力较好,宽度因子为0.5或1时,其多径误差最小。     

一种提高伪码跟踪精度的主峰锁定法

考虑BOC调制信号主峰锁定的不确定性以及采用DLL环的不足与缺陷,提出了一种提高 伪码跟踪精度的主峰锁定法。通过多峰去除处理达到了去除副载波的目的,从而去 除副峰引发的模糊性,恢复单峰值特性;通过变采样率处理,结合NVELP伪码跟 踪处理对提炼的主峰进行相位锁定。从有效性、信噪比容限角度进行仿真与评估 ,得出结论：主峰锁定法不但可以达到对BOC调制信号主峰提取及相位锁定的目的,而且可 以正确输出导航电文信息。
     

一种提高BOC信号伪码相位测量精度的无模糊捕获算法

针对二进制偏移载波BOC调制信号捕获的模糊性问题,以及伪码相位捕获精度不足的问题,提出一种基于互相关函数重构和三次样条插值的BOC信号无模糊捕获算法。首先利用重构的互相关函数对BOC调制信号进行粗捕获,再通过三次样条插值法提高伪码相位的捕获精度。理论分析和实验验证表明,算法能够消除BOC调制信号的捕获模糊性,并将伪码相位测量精度提高72%。     

一种基于Bump-Jump的BOC(1，1)信号码跟踪方法

BOC调制方式使Galileo信号与传统GPS中的BPSK信号相比有着良好的抗多径和抗单频干扰特性,但由于其自相关函数的多峰值性,会带来跟踪误锁问题。文中以BOC(1,1)信号为例,详细介绍Bump-Jump跟踪算法的传统设计思想,并在此基础上提出一种新的利用鉴别器实现误锁判断的码跟踪方法,且在现有的Galileo软件仿真平台上进行验证。实验结果表明,方法能有效地减少误锁,使码跟踪环路正确地跟踪主峰。     

Galileo卫星导航系统中的BOC调制与接收技术

介绍了二进制偏移副载波(BOC)调制的原理、性能及其扩频信号相关特性。在分析E5波段Galileo导航信号的接收和捕获技术的基础上,提出了改进的数字化基带处理模型和信号捕获方法。用结构仿真对基带信号处理模型和信号捕获算法进行仿真验证。仿真系统实现了标准E5波段Galileo导航信号的发生、数字化中频接收和基带信号处理,以及信号捕获。结果表明该信号处理方法能消除BOC调制扩频信号自相关函数多峰特性导致的捕获性能下降,可显著提高伪码顺序搜索速度,并大幅缩减跟踪环路的硬件规模。     

卫星导航系统技术进展(下)

5.GPS卫星M码信号BOC调制技术在GPS 2R-M卫星上增加的军用M码采用了BOC调制技术。BOC技术不同于传统的二相移键控(BPSK)和四相移键控(QPSK)调制,是一种通过分裂频谱信号将能量偏移远离载波频     

多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能研究

分析了多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能。主要分析了时延绝对值小于一个码片的多径信号对导航信号伪码相位和载波相位跟踪误差的影响,给出了接收机伪码跟踪环和载波相位跟踪环的结构框图,并建立了两个跟踪环的数学模型,在考虑多径信号的基础上分析了混合信号相位跟踪的数学模型,分析了混合信号下伪码跟踪环和载波相位跟踪环相位跟踪的性能。在数学模型分析的基础上对存在单路多径信号时伪码相位跟踪和载波相位跟踪性能进行了计算机仿真。     

一种基于小波变换的伪码跟踪环路多径抑制方法

多径效应是GPS等卫星导航系统的重要误差源之一,严重影响导航系统的性能。针对多径效应,在分析了多径信号模型和伪码自相关函数特征的基础上,提出了一种基于小波变换的多径抑制方法。该方法利用自相关函数曲线斜率突变点位置不受多径信号影响的特性,通过小波变换检测其斜率突变点位置,进而利用得到的鉴相误差调整码相位,达到多径抑制的目的。仿真结果表明,该方法不受多径条数的影响,鉴相结果更准确,多径抑制能力得到显著提高。
     

一种BOC调制信号的同步主峰检测新算法

BOC(Binary Offset Carrier)调制信号具有相关函数多值性,这就导致接收机同步阶段容易错锁在虚假相关主峰上。本文提出了一种新的主峰检测算法,很好地解决了接收机同步中出现的此类错锁问题。新算法通过本地增设一条QBOC支路,与BOC支路结果经补零、移位、相加计算而实现,称此算法为OQCC(Offset Quadratic Cross-Correlation)算法。理论与仿真分析结果表明,OQCC算法同时适用于奇数阶和偶数阶BOC调制信号;能够在不改变BOC信号主峰宽度的情况下,通过降低副峰,有效提高主副峰分离度;在同等条件下,可有效提高BOC信号主峰检测概率,降低BOC信号副峰检测概率。     

BOC信号解模糊边峰消除法通用模型的构建

针对现有边峰消除方法缺乏理论分析模型的问题,提出了一种新的边峰消除法理论分析通用模型。该模型通过建立泛化的扩频符号波形,构建接收二进制偏移载波（BOC）信号与本地辅助信号的互相关函数。基于现有方法对该模型进行了数学证明。理论分析与仿真结果表明,新的边峰消除法理论分析通用模型能将现有的各种基于相关函数组合的BOC信号无模糊处理方法统一起来,使BOC信号无模糊捕获跟踪算法的设计可以在该模型所提供的框架内利用解析方法完成,为算法的设计提供了有力的数学工具。
     

AltBOC非相干鉴相曲线赋形无模糊跟踪方法

针对全球导航卫星系统中使用的交替二进制偏移载波（Alternative Binary Offset Carrier,AltBOC）调制信号存在跟踪模糊的问题,提出了一种非相干鉴相曲线赋形无模糊跟踪方法。该方法使用两个线性组合码与接收信号的互相关组合来实现非相干鉴相曲线。讨论了具有良好抗多径性能的非对称无模糊目标曲线的设定原则。提出了一种基于线性方程组最小二乘解的鉴相曲线赋形方法。给出了针对AltBOC(15,10)导频信道的权值计算结果并设计了易于硬件实现的跟踪环路。仿真结果表明,该方法能够使鉴相曲线在最小二乘意义下接近于目标曲线。设计出的跟踪环路相对于传统的AltBOC无模糊跟踪环路,具有更好的抗噪声和抗多径性能。     

多径干扰下GPS/INS跟踪环路的一种高斯码相位鉴别器

针对载体在多径信号的影响下,传统码相位鉴别器不能实时有效鉴别出码相位误差,提出一种高斯码相位鉴别器构建方法。在GPS/INS深组合模式中,接收机码相位鉴别器的构建将改变传统设计方法。INS系统利用GPS接收机产生的即时码相位信息,建立INS系统码相位鉴别器,该INS码相位鉴别器用于辅助GPS接收机码相位鉴别器,构建高斯码相位鉴别器,有效降低码相位跟踪误差。仿真结果表明,与传统的码鉴相器相比,高斯码相位鉴别器减小了噪声方差,能有效提高鉴相精度,从而在多径干扰下提高定位精度。     

Modified Rake architecture for GNSS receiver in a multipath environment

Multipath is one of the major error sources in satellite-based navigation systems. This paper proposes a new anti-multipath architecture, named Modified Rake (MRake), for Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver. The architecture derives from RAKE receiver in communication system. It can track direct-path and multipath components separately from the received signal without consumption of much hardware resources or complex calculation. The MRake architecture uses an Amplitude Estimation Unit (AEU) to estimate the amplitude of each component, and a noncoherent DLL to adaptively control its time-delay. Since the receiver only uses the direct-path signal to calculate the user's position, the tracked multipath components are subtracted from the composite signal to reduce the multipath effect, and thus to reduce tracking error. MRake receiver shows better performance or consumes much fewer resources than traditional anti-multipath techniques.