航天器GPS姿态估计算法研究

利用全球定位系统（GPS）确定航天器姿态是GPS在航天器上应用的一个重要方面。分析了几种利用GPS进行航天器姿态估计的典型算法，建立了GPS姿态确定的单差和双差观测模型，对GPS姿态估计的递推算法和利用航天器姿态运动信息的滤波算法进行了仿真计算，验证了模型和算法的有效性。最后，对常用的基于GPS的航天器姿态估计算法进行了分析和讨论，给出了算法选择的原则。     

INS辅助高动态下GPS快速捕获半实物仿真研究

在INS/GPS组合导航系统中,当使用环境对GPS信号捕获的快速性有特殊要求时,运用外部信息辅助可以有效提高GPS信号的捕获速度。虽然GPS捕获算法在理论上已经比较成熟,但是在具体的工程实现中却存在诸多问题。本文针对实际应用需求,分析并建立了基于INS辅助的GPS快速捕获仿真模型,设计了相应的半实物仿真系统,并对该系统进行了多次动态仿真试验。对试验结果的分析表明,本文所采用的GPS捕获方法在实际的硬件环境中仍然有效,GPS在INS的辅助下不损失精度,而捕获速度可以提高两个数量级,满足实际系统需要。     

雷达信号空域统计分选算法研究

在研究被动雷达导引头空域的目标视场角统计特性的基础上，讨论了雷达信号分选应用中空域分区和选择的最优化方法，提出了一种雷达信号的统计分选算法，并给出了模型。仿真结果表明，该算法具有较优的目标分辨能力和角度跟踪精度。     

时变等离子鞘套相位抖动对GPS导航的影响

飞行器再入过程中产生的时变等离子鞘套会引起信号的时变衰减和相位抖动,其产生的相位抖动对调相体制的GPS导航系统必然产生影响。探讨了时变等离子鞘套引起信号相位抖动的机理,通过传输矩阵法计算了由时变等离子鞘套引起GPS导航信号的相位抖动的统计特性,结合Hilbert方法建立了受到相位抖动影响的GPS信号模型,研究了黑障发生前等离子鞘套的相位抖动对GPS导航的影响。仿真结果表明GPS导航受到影响的程度和相位抖动方差大小密切相关。在NASA数据下相位抖动方差为0.1142时,定位变化大于10m的最大比例超出了1.5%,大于5m的最大比例超出了14%。     

GPS/速率陀螺组合Kalman滤波姿态确定算法研究

建立了GPS／速率陀螺组合姿态估计系统的模型，研究比较了三种典型的Kalman滤波姿态确定算法：状态扩充法、量测量求差法和时变噪声估计跟踪自适应滤波算法。给出了某航天器采用GPS／速率陀螺组合姿态确定的仿真计算结果，并对结果进行了分析。结果表明，与传统Kalman滤波算法比较，时变噪声跟踪自适应滤波算法和量测量求差滤波算法能较好地消除GPS测量中相关时变噪声的影响，提高姿态确定的精度；而且时变噪声跟踪自适应滤波算法能很好地消除由于噪声统计性能的不确定性对Kalman滤波的影响，提高姿态确定系统的性能。     

基于卡尔曼滤波器的高动态GPS载波跟踪环

为解决传统锁相环( PLL)在高动态环境下对全球定位系统(GPS)信号的跟踪精度问题,将自适应渐消滤波和二级卡尔曼滤波相结合研究了一种新的自适应二级卡尔曼滤波算法,并且提出了一种利用新息协方差计算渐消因子的方法,通过自适应渐消因子在线调节误差协方差矩阵补偿不完整信息的影响,使滤波器在系统模型不完整或者噪声统计特性不准确时仍接近最优.基于自适应二级卡尔曼滤波算法提出了一种高动态GPS载波跟踪环的设计方案.仿真结果表明,提出的方案较传统PLL的跟踪精度有显著提高,频率跟踪精度提高到9.28Hz.     

基于扩展卡尔曼滤波的GPS多径抑制技术

本文研究GPS系统中多径误差抑制技术。利用小范围多天线系统中多径对各天线之间伪距测量值影响的相关性，采用扩展卡尔曼滤波技术得到多径信号各参数，从接收信号中消去多径信号，以抑制多径信号影响。文章推导了多径信号对码环误差影响的闭合表达式，建立了采用当前统计模型的状态方程和观测方程。仿真表明该方法具备良好的抑制效果。     

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。     

一种改进的北斗卫星信号并行捕获方法

为了提高全并行捕获方式下北斗卫星信号的发现概率,提出了一种改进的并行捕获算法。相对于传统的检测方法,该算法每次搜索需要存储少量的候选值,采用多次观测并统计候选值来完成信号检测。虽然增加了少量存储空间和运算,但是其利用了更多的观测信息,因此有利于提高弱信号下的发现概率。该方法不需要实时统计噪声分布,从而避免了噪声波动对于门限的影响。在高斯白噪声模型下给出了系统发现概率和虚警率的定量评估。理论分析和仿真结果表明该方法可以有效改善北斗弱信号的发现概率,相对于传统判决方法可以提高捕获灵敏度达3~4 dB。     

基于空时盲参数估计的GPS多径干扰抑制

高精度GPS测量定位的主要误差源是多径效应，对系统精度的影响很大，因此提出了一种基于CDMA盲参数估计的方法。首先通过盲参数估计计算出直接信号和多径信号的时延和角度向量，然后通过空时处理对多径信号进行抑制。该方法通过了理论分析和仿真实验的验证。结果表明采用该方法的多径误差约为原来的35％。     

微弱GPS信号捕获算法研究

为了快速有效地检测到微弱的GPSC/A码信号,研究一种基于软件接收机的信号捕获算法,分析此算法的信号捕获性能。这种算法利用FFT和IFFT技术加快了捕获速度;针对预检测求和间隔里有可能包括数据位改变,讨论了交替的半个数据位选取方案和整个数据位选取方案两种解决方案。通过仿真分析证明,这种信号捕获算法具有更强的信号检测能力。     

卫星信号缺失情况下GPS/SINS组合导航系统研究

针对GPS/SINS组合导航在复杂环境中出现的卫星信号不全情况,在分析SINS误差模型的基础上建立了组合导航的松组合和紧组合模型,采用无迹卡尔曼滤波对两种组合模式进行仿真实验.仿真结果显示,在卫星信号正常情况下,紧组合的导航精度高于松组合;在卫星信号缺失时,松组合转变为单纯的惯性导航,导航误差随时间积累,紧组合虽然误差增大,但在一定时间内仍能提供精确导航信息,提高了GPS/SINS组合导航适应复杂环境的能力.     

32颗GPS卫星星座空间覆盖特性建模与仿真

GPS卫星要准确完成定位功能可见卫星数应不少于4颗.通过建立针对低轨、中高轨和大椭圆轨道目标卫星的GPS信号空间几何覆盖模型,利用Matlab计算针对低轨、中高轨和大椭圆轨道的可见卫星数,对目前美国32颗GPS卫星星座的空间覆盖特性进行仿真.仿真结果显示,32颗GPS卫星星座不仅可以对低轨目标实现全轨道覆盖,而且对中高轨和大椭圆轨道也有所覆盖,大大扩展了24颗GPS卫星星座的空间应用.     

一种射频仿真时统子系统的技术设计

针对射频仿真系统中的时间同步问题,设计基于FPGA、DSP和GPS的时间统一系统。从工程实施的角度出发,详细阐述时统的硬件设计,介绍IRIG-B码的解码原理和各采样频率信号输出的过程。试验证明：该时统克服了常规时统设备的不足,性能更稳定,可靠性更高,更易于调试。     

基于无向图的SoC软硬件划分方法

软硬件划分是SoC软硬件协同设计中的重要步骤之一。针对软硬件划分问题,提出一种基于无向图的软硬件划分方法,将软件成本和硬件成本设定为网络图的节点,将功能模块间的通讯成本设定为无向的边,从而将芯片的软硬件划分问题归结为基于无向图理论的多目标优化求解的问题。仿真结果证明,该方法在算法效率上优于GA算法和KL算法。并且设计研制了FPGA测试平台,实现软硬件并行开发,提高了基带芯片开发的效率。以BDS/GPS双模基带芯片为例,对本方法进行了具体实施,为基带芯片的软硬件划分设计提供了理论依据。     

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。     

利用GPS技术测量回收系统的弹道数据

与光测系统相比,利用GPS(Global Positioning System)系统测量回收系统弹道参数具有覆盖范围广,精度高和抗干扰能力强等优点。文中介绍了GPS测量系统的硬件和软件设计,并通过对试验结果的分析,总结了系统的研制情况,提出了今后的发展方向。     

高精度GPS系统硬件延迟解算方法研究

硬件延迟是利用GPS进行TEE测量时最大的误差源，其最大影响可达100多TECU。为获得更准确的TEE数值，GPS系统硬件延迟的计算精度显得尤为重要。利用2001年4月15日太阳耀斑爆发时的GPS观测数据，首先利用传统方法对硬件延迟进行了计算和分析，并提出了一种硬件延迟解算的新观点，实验数据表明该方法具有较好的效果，其精度高于夜间数据的计算结果，同时克服了夜间数据难以获取的缺点。     

基于AD9954芯片的非线性调频信号实现

提出了一种基于新型直接式数字合成(DDS)AD9954芯片,用数字阶梯逼近法直接读取数据产生非线性调频(NLFM)信号的方法。介绍了NLFM信号的实现、PIC控制电路与接口,分析了方法的不足。研究表明,该法所用硬件资源少,适于小时宽频宽乘积的非线性调频脉冲信号的实现。