一种GPS系统P码直接捕获策略分析

GPS的 P码信号具有很强的抗干扰和保密能力 ,实现 P码的直接捕获对 GPS系统的军事用户及我国未来发展自己的卫星定位系统具有重要意义。针对 GPS系统 P码信号多普勒频移大、码周期长和速率高的特点 ,提出了时域 -频域联合、串行 -并行混合的捕获策略 ,介绍时域 -频域联合捕获和串行 -并行混合捕获方法的基本原理和工作方式 ,在此基础上对两方案的捕获性能进行了分析。     

脉冲干扰下的星间扩频码域并行捕获性能研究

星间链路的高动态给星间扩频信号带来高达几百kHz的多普勒频偏,本文提出一种利用卫星历书进行多普勒预估计与码域并行捕获相结合实现星间扩频信号捕获的算法.同时,常规的高斯白噪声下捕获概率分析对空间电磁脉冲不具有针对性,本文利用Possion分布对空间电磁脉冲干扰进行建模,对该并行捕获的捕获概率、捕获时间的影响进行了研究,表明该算法在信干比为-7.4dB时,捕获概率仍在90%以上,适于星间扩频信号的捕获.     

基于CUDA的GPS信号快速捕获

为实现基于PC平台的GPS软件接收机C/A码信号快速搜索,提出了一种由GPU完成信号搜索计算的快速实现方法。该方法以基于FFT的码相位并行搜索算法为基础,通过CUDA编程,由GPU完成主要的计算任务,实现了信号搜索在GPU上的并行计算。最后,将该方法与在CPU上实现的捕获方法进行了比较测试,结果表明：新方法的捕获速度显著提高,冷启动条件下,搜索全部32颗卫星只需1.653秒,为GPS软件接收机的实时化提供了重要保证。
     

惯性信息辅助高动态接收机捕获问题的研究

高动态环境为GPS接收机快速捕获信号带来了困难,通过外部的惯性信息辅助,接收机能预先估算高动态栽体产生的多普勒频移,缩小频率搜索范围,减小捕获时间.本文在GPS信号捕获原理的基础上,介绍了多普勒和码偏移误差对检测概率的影响,给出了惯性信息辅助接收机捕获的方法,着重分析了GPS接收机在冷启动和温启动的情况下有惯性辅助和无惯性辅助的平均捕获时间.结果表明在高动态环境下采用惯性信息辅助GPS接收机捕获的方法可以明显地减少接收机捕获的时间,提高接收机捕获的性能.     

高动态环境下扩频通信系统信号快速捕获的研究

文中分析时延、多普勒频移对扩频信号相关接收的影响 ,并利用 MATLAB进行仿真 ,在此基础上给出一种高动态环境下扩频通信系统信号二维搜索方法 ,提出采用折叠匹配滤波实现伪码快速捕获。电路仿真结果表明此方法实现了长伪码 ( 1 0 2 3码长 )在高动态环境下的快速捕获 (≤ 0 .2 s)和硬件资源的合理配置     

基于FFT的GPS快速并行捕获算法

为了提高GPS接收机的捕获速度和捕获精度,提出了一种新的基于FFT的并行捕获方案。采用一次FFT运算和多次IFFT运算同时完成频域和码相位域的二维搜索,将运算量减少一半。在通过判决捕获到相关峰后,通过简单内插精确确定载波频率,提高频率的分辨率。     

基于MDBZP的微弱扩频信号捕获方法研究

扩频接收机中微弱信号捕获是个难点。针对传统捕获算法对微弱扩频信号捕获概率低、分辨率不高的问题,引入常应用于捕获GPS信号的改进的双块零拓展MDBZP算法,并创新性地对其进行改进和参数优化,提出适用于扩频接收机的M~2DBZP(modified MDBZP)算法。根据M~2DBZP算法提供的数据分块组合和补零原则,仅需要较小的计算量就可以完成长时间相干积分和未知数据跳变处理。仿真结果表明,当数据码率为5 kb/s时,M~2DBZP算法能精确地捕获信噪比低至-40 dB的微弱扩频信号,且具有较高的分辨率,伪码相位精确到采样点。还验证了M~2DBZP算法针对不同码率的普遍适应性。与传统单频域并行捕获算法相比,在捕获分辨率相同的情况下,M~2DBZP算法的计算量减少了约86%。     

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.     

再生伪码测距中子码捕获算法的改进

着眼于再生伪码测距的捕获算法,针对现有的最大值搜索法在只有噪声输入(没有测距信号输入)的情况下依旧有最大值输出的虚警捕获情况进行改进,提出基于最大值搜索法和门限比较法的级联子码捕获算法。算法通过将最大值搜索法得出的结果与设置的门限值进行比较,消除了只有噪声输入下的虚警情况,提高了子码捕获的正确概率。利用Simulink对级联算法进行仿真,验证了算法的准确性,实现了子码序列的正确捕获。     

扩频信号快捕算法硬件设计与实现

为提高扩频信号捕获门限及伪码相位捕获准确度 ,在多通道并行捕获技术的基础上介绍块匹配算法和单点多次平滑算法两种相关峰检测方法 ,并在以 FPGA和 DSP为核心的单板系统上实现。其中单点多次平滑算法已应用于工程实际中的软件数据处理算法。实践表明 ,该方法有效地提高了检测门限 2 d B。在 FPGA数字电路设计实现中 ,提出了多个并行捕获通道共用一个载波 NCO,一个伪码 NCO及伪码产生器的方法 ,大大节省了硬件资源 ,在规模为 1.6万门的 FPGA芯片内共设计码并行快捕通道 12 8个。     

高动态环境下惯组辅助GNSS接收机卫星导航信号的捕获

针对高动态环境下多普勒频移超出了接收机的搜索范围接收机无法捕获卫星导航信号这一问题,提出了利用INS辅助GNSS接收机卫星导航信号捕获的方法.该方法利用INS提供的载体位置、速度信息,并结合通过卫星星历(或历书)得到的卫星位置、速度估算载波多普勒频移,利用估算的载波多普勒频移重新设定GNSS接收机载波搜索中心频率,使G...     

An algorithm for estimation and separation of ephemeris and clock errors in SBAS

The estimation and separation of ephemeris and clock errors is an integral part of a SBAS (Space Based Augmentation System). Generally, the global solution is based on the full state approach for satellite errors (ephemeris and clock) and station errors, using a large least square estimator; or the other way is to sequentially estimate the ephemeris and clock through a Kalman filter, using a complex model of the satellite dynamics. In this paper, the estimation and separation of ephemeris and clock errors is addressed through a unique approach of combining both the methods. The algorithm employs measurements, which are pre-processed for various errors and known biases. A single difference technique is used to separately estimate the ephemeris and clock components. The ephemeris Kalman filter uses a priori information of ephemeris errors along with measurements through a minimum variance estimator to provide ephemeris error estimate. A similar approach is adopted in the clock error estimation process, to provide clock and clock rate estimates. The algorithm results are presented using simulated data for known errors in ephemeris/clock and subsequent retrieval. This algorithm estimates these errors as corrections to the broadcast Global Positioning System (GPS) navigation data, required by a SBAS user for accuracy improvement.     

基于CPLD的循环冗余校验码的实现

本文介绍了利用VHDL语言，在MAXPLUSⅡ平台上，使用CPLD实现串行、并行两种信源方式的CRC码的设计及其模型验证结果。无论是串行，还是并行的信源要想实现CRC码设计必须建立校验、纠错两个模块，完成数据传输中的差错控制。同时在用硬件实现CRC码传输的过程中，比较了串、并两种方式的优缺点。     

卫星波束标校信号码型对比分析

针对GEO轨道通信卫星同步定点后会出现周期性漂移，导致波束指向不确定的问题，本文对波束标校系统中的信号捕获进行了研究。由于标校信号捕获依赖于标校信号之间的正交性及其自相关特性，因此文中提出了标校系统中信号码型选择需要考虑的关键问题。特别是在天线存在指向误差时，Ka频段标校站接收信号功率最大差异可达近30 dB，这给标校信号码型设计和标校信号的捕获带来了困难，因此文中从码型的抗干扰性能、实现复杂度、能量估计精度和捕获特性等几个方面，分析和对比了m序列信号、Walsh信号、单频信号和Chirp信号（扫频信号）这4种码型各自的优点和缺点，并用MATLAB进行了仿真。结果表明：在抗干扰性能上，伪随机序列信号和Walsh信号最好，Chirp信号次之，单频信号最差；在复杂度方面，Chirp最复杂，伪随机序列和Walsh序列次之，单频方式最简单；在估计精度方面，三者的估计精度相当；在捕获性能方面，Walsh信号的捕获性能明显优于m序列，而且当两个标校站的接收信号功率之间存在较大差异时，Walsh信号的捕获性能明显优于m序列。因此标校系统可优先选择Walsh码作为标校信号。     

嫦娥二号探测器轨道确定与支持

针对嫦娥二号探测器直接进入地月转移轨道、距月面100km高度捕获月球、完成既定任务后飞往日地第二拉格朗日平动点等飞行轨道方面的新特点,分析了定轨预报策略,利用事后精密轨道,全面评估了关键变轨点定轨预报和变轨后快速定轨的精度,其中,近月制动前3h定轨预报至近月点的位置误差为1km,速度误差为 0.3m/s 。利用不同月球引力场模型进行环月轨道精密定轨,根据实测数据残差分析和精密星历比对的结果,采用SGM100h引力场模型的定轨残差均方根最大。此外,针对嫦娥二号扩展任务,分析了不同测轨条件下的定轨精度,测量数据残差分析结果表明,在扩展任务中途修正前的定轨弧段内,测距、时延和时延率数据的残差分别为5m,5ns和1ps/s。     

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。     

轨道面旋转角对GEO卫星广播星历参数拟合的影响

广播星历参数拟合是建立卫星导航系统的一项关键技术,星历用户算法的简洁高效直接决定了用户导航定位的效率。在基于GEO、IGSO和MEO三类卫星的北斗二代导航定位系统中,GEO卫星的广播星历参数拟合是迫切需要解决的难点之一。基于广播星历参数的最小二乘解法,推导出了轨道面旋转角对广播星历参数的影响表达式,分析了轨道面旋转角的大小对广播星历参数拟合稳定性的影响。计算结果表明,通过增加轨道面旋转角不仅很好地解决了GEO卫星广播星历参数超限的问题,而且确保了广播星历参数拟合算法的精度和可靠性。