星载GPS天线相位中心偏差对定位精度影响的试验方法研究

介绍星载GPS天线相位中心偏差的概念,简要分析GPS天线相位中心变化对GPS定位精度的影响,并建立相应的数学模型。利用已有的多台星载GPS天线、载波相位测量方式的星载GPS接收机,进行GPS天线相位中心偏差测试以及接收机绝对定位精度、相对定位精度测试,测量、统计天线相位中心偏差与GPS接收机绝对定位精度和相对定位精度的对应数据,对误差模型进行验证。     

GPS软件接收机中载波相位测量的实现

GPS接收机载波相位测量的精度优于码相位测量,但却存在整周模糊度。利用码和载波相位测量的组合可以提高伪距的精度,进而改善接收机的定位性能。研究GPS软件接收机中载波相位测量的实现方法。通过处理实际采集的信号,分析码和载波相位测量组合方法的性能。实验结果表明,通过50 s的平滑,伪距误差可以减小到毫米量级。     

GPS-based relative navigation for the Proba-3 formation flying mission

The primary objective of the Proba-3 mission is to build a solar coronagraph composed of two satellites flying in close formation on a high elliptical orbit and tightly controlled at apogee. Both spacecraft will embark a low-cost GPS receiver, originally designed for low-Earth orbits, to support the mission operations and planning during the perigee passage, when the GPS constellation is visible. The paper demonstrates the possibility of extending the utilization range of the GPS-based navigation system to serve as sensor for formation acquisition and coarse formation keeping. The results presented in the paper aim at achieving an unprecedented degree of realism using a high-fidelity simulation environment with hardware-in-the-loop capabilities. A modified version of the flight-proven PRISMA navigation system, composed of two single-frequency Phoenix GPS receivers and an advanced real-time onboard navigation filter, has been retained for this analysis. For several-day long simulations, the GPS receivers are replaced by software emulation to accelerate the simulation process. Special attention has been paid to the receiver link budget and to the selection of a proper attitude profile. Overall the paper demonstrates that, despite a limited GPS tracking time, the onboard navigation filter gets enough measurements to perform a relative orbit determination accurate at the centimeter level at perigee. Afterwards, the orbit prediction performance depends mainly on the quality of the onboard modeling of the differential solar radiation pressure acting on the satellites. When not taken into account, this perturbation is responsible for relative navigation errors at apogee up to 50 m. The errors can be reduced to only 10 m if the navigation filter is able to model this disturbance with 70% fidelity.     

基于单频GPS接收机的低轨卫星准实时定轨算法研究

研究在不依赖于GPS差分基准站的情况下,利用单频GPS接收机对低轨卫星进行定轨的算法。文章先对影响卫星定轨的各种误差进行简要的分析,根据分析的结果对传统载波相位平滑伪距观测方程进行适当修正,然后,再利用修正的方程对伪距观测进行平滑,最后利用单点定位法进行轨道解算。仿真结果表明,在只需给定少数几个历元数据的情况下,利用单频接收机可以达到米级的定轨精度。     

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。     

空时自适应滤波抗干扰分析

GPS抗干扰性能差的缺点日益突出,空时自适应滤波是GPS接收机抗干扰技术上的重大突破.通过对不同情况下的空时自适应滤波权值空频响应的数字仿真和分析,得出空时自适应滤波抗干扰的一些有益结论,并给出合理解释.     

GPS相对定位在星间测量中的应用

基于GPS载波相位差分技术,提出了星间测量中的GPS相对定位测量方案,分析了其算法模型,并利用两台GPS接收机进行了高动态仿真验证。仿真结果表明,该方案能达到厘米级的相对定位精度。     

GLONASS-M卫星的研究与应用

对GLONASS-M卫星进行多方面的分析与描述,探讨它在原有GNSS接收机上新的应用并进行了试验验证。试验结果表明,GLONASS-M卫星从总体上提升了GLONASS系统的工作性能,包括精度与功能,揭开了卫星导航发展史上新的一页。     

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。     

不同环境下几种GPS接收机定位精度研究

在室内或部分遮挡环境中,不同GPS接收机接收信号的能力和定位精度有较大差异。通过对不同的观测环境、不同品牌接收机以及不同的数据处理软件这三个变量的控制展开实验,通过静态单点定位和静态相对定位两种方式测定接收机在不同环境下的定位精度。     

基于最大似然多径估计的卫星导航信号码跟踪算法与实现

卫星导航接收机需要精确的估计信号的扩频码相位并进行跟踪,估计的精度直接影响 伪距的测量精度。卫星信号的多径传播使得传统的基于DLL的估计器存在较大误差,提 出了一种抗多径的估计算法,它基于最大似然参数估计方法,并给出了该算法的推导过程, 仿真的结果表明该算法比传统的DLL跟踪环在性能上有很大的改进。结合传统卫星导 航接收机的实现结构,给出了一种整合了该算法的实现方案。     

编队飞行航天器测量通信一体化系统的交互链路技术

实现航天编队飞行需要有测量系统测定队列成员的相对位置、姿态和时间,还需要通信系统在编队成员间交换工程数据和科学实验数据。测量系统和通信系统都是实现航天编队飞行的核心技术。基于卫星导航技术,将卫星导航接收机、伪卫星发射机、伪码扩频序列通信和测距链路及相关数据处理模块组合,组成射频收发器,可以构成完成上述功能的测量和通信一体化系统。文中根据国外已有的实践经验阐明射频收发器设计中的交互链路设计技术,包括关于链路拓扑的考虑是采用星形网络还是网形网络;采用相控阵波束形成、分路多路径接收和多用户检测技术;采用半双工码分多址的多路传输体制和打包的信号结构;既可用兼用GPS和交互链路的相对导航,也可只用交互链路测距实现相对定位导航;在编队内外的星间通信乃至星地通信中引入移动IP功能等。航天器本身必须具备适应空间环境的耐辐射能力。     

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。     

十二通道GPS信号发生器的硬件设计

分析十二通道 GPS信号发生器的系统结构 ,提出由计算机完成信号处理、PCI板卡完成信号调制的设计形式 ,并详细介绍 PCI板卡上 DSP和 FPGA的具体设计方法和各器件的选择考虑 ,分析 NCO主要参数的计算方法以及数字量化带来的系统误差     

一种区域定位系统的概念

区域定位系统是一种与GPS兼容的地基导航系统，可以完成轨道飞行器乃至弹道试验的定位和定轨任务。区域定位系统由若干地基导航发射台（也可增加一、二个天基导航台）网和卫星载接收机组成。其定位精度估计在100m以内，如地面导航台网与GPS差分导航台结合起来，将会发挥更大作用。     

一种用于便携式GPS接收机射频芯片的低功耗低噪声放大器

针对便携式GPS系统对低功耗射频前端的需求,基于SMIC 180nm 1P6M RF CMOS工艺提出一种具有单端转差分功能的低功耗低噪声放大器。为了实现低功耗的目标,低噪声放大器的晶体管均被偏置在中等反型区。考虑ESD保护和焊盘寄生效应,后仿真结果显示,在最差工艺角情况下,增益为19dB,三阶交截点为-14dBm,噪声系数为4.2dB,输入回损为-8dB。在0.7V供电电压下,功耗为1mW,增益功耗比为19dB/mW,十分适合应用在便携式手持GPS领域。     

LDPC码在卫星导航系统中的应用

作为一种接近香农极限的信道编码,近年来LDPC码被广泛采用,例如欧洲第二代数字视频广播卫星标准DVB-S2和空间数据咨询委员会(CCSDS)遥测信道编码标准就分别采用了LDPC码。文章将讨论LDPC码在卫星导航系统中的应用,内容涵盖星上编码与接收机解码。GPS联合项目办公室在接口规范(Draft IS-GPS-800,Navstar GPS Space Segment/User Segment L1C Interfaces,19 April 2006)中展现了L1电文结构中的LDPC码。子帧2和子帧3将分别用一个独立的24bit循环冗余检验(CRC)算法。加入CRC比特之后每一子帧将进一步被长度为1200/548码率为1/2的LDPC码编码。文章将给出同等长度同等码率的不同类型的LDPC码。它们表现出了优异的译码性能、简单的编码结构和较低的译码复杂度。另外一个优点是其校验矩阵无需用一系列的冗余表格来表示。这种LDPC码的构造方法可以被扩展到其它卫星导航系统,比如欧洲的伽俐略(Galileo)系统和中国的北斗(Compass)系统。     

GPS抗干扰接收机空时二维自适应滤波算法的FPGA实现

传统的抗干扰接收机存在自由度有限、抗多径干扰能力弱等不足。针对这些不足,有人提出了空-时二维自适应滤波(STAP)算法。文章介绍了空-时二维自适应抗干扰算法的性能、特点以及Matlab仿真和FPGA实现情况。文章没有使用通常使用的多级维纳嵌套(MSNWF)逼近方法,而是尝试采用矩阵直接求逆的方法来求出自适应系数。通过仿真和实测,此方法达到了较好的效果。文章的研究成果对通信对抗、雷达对抗都有重要的参考价值。     

Interferometric approach in the NNSS data processing

Simultaneously received transmission from NNSS satellites by two or more Doppler receivers can be processed as interferometric observables. The receivers are physically unconnected and the coherence of the phase information recordings (Doppler counts) is ensured by highly stable independent local oscillators similarly as in VLBI. The purpose of the interferometric processing is to obtain high precision geodetic distance determinations using NNSS Doppler data.     

飞行器姿态对高动态GPS卫星信号模拟器输出信号的影响

利用 GPS测量空间飞行器飞行轨迹时 ,常因载体姿态变化 ,导致某些 GPS卫星信号中断。如果利用高动态 GPS卫星信号模拟器进行仿真 ,必须考虑这种影响。文中结合飞行器姿态、GPS天线方向图 ,提出一种新的 GPS可见卫星判断和模拟器发射信号电平确定方法 ,适用于火箭、飞机等目标的仿真