GPS数字化高动态C/A码跟踪环的研制

本文简要介绍了我们设计的数字化高动态 C/A 码跟踪环,并给出了实验数据。实验结果表明,在高动态条件下,该环能自适应改变带宽和阶次,完成对高动态信号的捕捉与跟踪测量。其伪距离实时测量精度为2.8米。     

GPS接收机数字码跟踪环性能研究

建立了伪码捕获和跟踪过程的数学模型;推导出了伪码捕获的检测概率和虚警概率,提出了改进的双Dwell搜索方法;对一阶、二阶、三阶DDLL的动态跟踪性能及输入随机噪声影响进行了定量分析。研究结果表明,双Dwell搜索方法能显著缩短平均捕获时间,应根据不同的系统动态特点,选择不同的环路参数,以优化码跟踪环的特性。     

扩频通信系统伪码相位跟踪环性能研究

在现代通信系统中,对于全数字化扩频接收机来说,由于伪码跟踪环中鉴相器具有非线性特性,所以有可能使扩频通信环路工作在非线性区域。本文分析了一种非相干伪码跟踪环路的线性以及非线性跟踪性能,并得到了环路的收敛域与收敛条件,这些分析结果对环路参数的设计都是至关重要的。     

高动态连续波雷达测量接收机

本文介绍一种高动态测量接收机,它能跟踪高动态特性的飞行器,其载波环的某些功能部件用软件来实现,伪码的跟踪借助载波多卜勒辅助,且在半个码元宽度内就能完成码同步。多卜勒频率和载波相位的测量基于最大似然估计理论,径向距离的测量基于孙子定理。这种接收机结构简单、新颖,测量精度高,成本低廉,特别是能跟踪速度、加速度很大的飞行器,其性能可与最新颖的高动态GPS接收机相媲美。     

基于极大似然估计器的GNSS矢量跟踪算法

矢量跟踪是一种将全球导航卫星系统(GNSS)接收机的信号跟踪与导航解算融为一体的跟踪算法。传统的基于矢量延迟/频率锁定环(VDFLL)的跟踪算法普遍采用延迟锁定环(DLL)和锁频环(FLL)鉴别器计算伪距和伪距率偏差观测量,由于锁频环鉴别器存在近似误差和一步延迟效应,在高动态环境下容易造成环路失锁。从直接估计卫星信号特征参数的角度出发,基于中频信号模型构建码相位和载波多普勒的极大似然代价函数,采用非迭代估计算法得到各通道码相位和多普勒频移的估计偏差,转换为卡尔曼滤波器的观测矢量,提出一种基于极大似然估计器(MLE)的矢量跟踪算法。理论分析和仿真结果表明:新算法结合了极大似然估计和矢量跟踪的优点,克服了FLL的延迟效应,与基于VDFLL的矢量环路相比,高动态环境下的跟踪稳定性更好,可以对被遮挡的卫星保持持续的跟踪。     

一种基于数据跳变检测的高动态环境GPS信号参数估计方法

鉴于高动态环境中 Ｇ Ｐ Ｓ信号参数估计和调制数据跳变检测所遇到的问题,采用扩展卡尔曼滤波方法（ Ｅ Ｋ Ｆ）对信号参数进行了估计,分析了通过载波辅助技术实现伪码延时估计的原理,重点研究了一种简单的数据跳变检测和估计参数修正方法。模拟结果表明这种方法在信号参数估计精度和动态跟踪性能等方面都能够满足高动态环境的要求。     

惯导速度辅助下GPS接收机码环的噪声响应和动态跟踪性能分析

 本文推导了C/A码信号相干和非相干接收的GPS接收机码环的动力学方程,分析了码环的噪声响应和动态跟踪性能对码环带宽的矛盾要求,并提出了解决矛盾的方法:惯导速度辅助。分析结果表明:窄带宽码环经精度为1nmile/h的惯导系统速度辅助后,动态跟踪误差为无辅助时的1/1000,接收机将兼有抗强干扰和跟踪高动态的性能。     

多径效应对GPS载波相位观测量的影响

推导了ＧＰＳ接收机中多径效应引入的最大载波相位跟踪误差的闭合形式。得到以下结论：当直达信号跟踪误差不超过１码片时,最大载波测相多径误差为１／４周,该值出现在测码伪距多径误差最小的情况下;当直达信号跟踪误差超过或等于１码片时,接收机跟踪多径信号,信号误检发生。     

伪距解除相关法在GPS/SINS紧组合系统中的应用研究

介绍了伪距解除相关法的原理 ,设计了一种加权平均跟踪误差估计器 ,用以估计 GPS接收机码环跟踪误差。研究结果表明 ,与未对伪距测量值进行修正时相比 ,应用伪距解除相关技术可以减小组合系统的导航误差 ,提高系统的导航精度     

统一测控系统接收机错锁智能识别与自主处理

统一测控系统接收机采取了一定的方法防止伪码捕获跟踪环和载波锁相环错锁,但是在航天器测控过程中,错锁仍然发生。通过分析伪码捕获跟踪环和载波锁相环错锁的原因,提出对错锁的智能识别方法和自主处理措施,以增强系统工作的可靠性,提高扩频统一测控系统的测控成功率。     

扩频应答机码跟踪环的一种实现方法

讨论了一种伪随机码跟踪环的特性，分析了码相关间隔、预检积分时间、环路带宽及信噪比等参数对码跟踪性能的影响。该方案不仅能够对PN码相位的变化作出调整，同时对PN码多普勒进行跟踪，较适合于测控应答机中PN码跟踪环的应用。     

GPS信号快速捕获方案研究

设计在高动态环境下工作的GPS接收机,其难点之一在于对卫星伪码的快速捕获。针对缩短GPS接收机捕获伪随机码时间的问题,本文在对GPS信号结构作出分析的前提下,介绍了时域滑动相关的常规捕获方法;提出了基于FFT的快速捕获技术,并在matlab环境下做了系统仿真,仿真结果显示捕获速度可以得到显著提高。     

深空测控再生伪码测距技术研究

针对深空测控任务中低信噪比情况下的航天器高精度测距问题,对再生伪码测距技术进行论述。介绍再生伪码测距技术原理,再生伪码测距通过再生方式消除信号上行链路噪声,提高了信噪比,但需要复杂的相关器;分析再生伪码测距采用的陶思沃斯码结构,详细论述再生伪码测距信号的地面上行、星上再生、地面下行处理过程,重点介绍各处理过程中的指标条件,并对再生伪码测距进行误差分析;重点对比分析再生伪码测距与传统透明转发测距,指出前者适合于深空低信噪比条件下的高精度测距,后者适用于近地高信噪比条件下的测距。     

基于HSP50110、HSP50210和FPGA的机载超短波电台接收通道设计

介绍了基于软件无线电原理利用Intersil公司下变频芯片HSP50110、科斯塔斯环芯片HSP50210和FPGA芯片EP1C12实现的某机载超短波电台数字扩频接收机通道,它可以完成AM、FM、FSK、PSK等常用调制方式的下变频、同步、解调及伪码的快速并行捕获与跟踪。系统带宽8．1218MHz,用FPGA实现了一种新的全并行捕获延迟锁定环算法,捕获时间不大于一个伪码周期,抗干扰容限大于80dB。     

一种新型数字高精度伪码快速捕获延迟锁定环的设计与实现

介绍了一种新型全并行快速捕获延迟锁定环的设计与FPGA实现,捕获时间小于等于一个伪码周期,抗干扰容限大于80 dB。此快速捕获延迟锁定环实现127路全并行捕获和高精度跟踪,仅需存储130个PN码表,相对于其他并行捕获延迟锁定环或串并结合的环路,存储量约小2/3,并具有较高捕获精度。     

单载波干扰对星载扩频应答机码跟踪回路影响研究

扩频码同步是基于扩频体制卫星测控通信中的一项关键技术。研究单载波对星载扩频应答机中全时间超前-滞后非相干跟踪回路的影响,分析单载波干扰存在时跟踪抖动的恶化程度,给出相应的数学表达式,并进行了Matlab仿真。仿真结果表明：在一定的跟踪回路带宽下,恶化程度随着系统的扩频增益或频偏的增加而减小,并随着干信比的增加而增加。单载波干扰不变的前提下,恶化程度随着回路带宽的增加而增加。     

Acquisition of Pseudonoise Codes in FH Systems

Acquisition schemes for acquiring pseudonoise (PN) signals in a frequency hopping (FH), spread spectrum (SS) system are presented. For the purpose of acquiring the PN code the received signal is modeled by an autoregressive (AR) process. The parameters of the AR process are determined by identifying a related set of parameters called the partial correlation coefficients. The power spectrum of the received signal and hence the PN code is estimated from the identified AR parameters. The high accuracy of the estimated PN codes permits the use of a simple error correcting logic to accelerate the acquisition process.