GPS/INS超紧耦合方法及其应用分析

超紧耦合是GPS/INS组合导航系统的最新研究方向,它采用INS测得的载体动态信息辅助GPS接收机跟踪环路,消除卫星信号中由于载体与卫星之间相对运动所产生的频率偏移,提高接收机在高动态环境下载波跟踪性能,同时还可以压缩带宽,有效增强接收机抗干扰性能。介绍GPS/INS超紧耦合技术,给出INS辅助GPS载波跟踪环路结构图和相应的数学模型,分析INS辅助GPS跟踪环路在动态环境下的动态残留及其对环路相位误差的影响,并进行了模型仿真,最后对仿真结果进行了验证分析。仿真结果显示,辅助动态残留及其导致的环路相位误差的大小与加加速度、环路辅助时间间隔成正比。     

一种高动态GPS软件接收机方案研究

为了提高GPS接收机的捕获速度和跟踪精度,改善其动态适应性能,提出了一种GPS软件接收机方案.首先采用延迟、累积捕获结构搜索C/A码起始点,引入延迟累加器辅助频谱分析实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,提高了捕获速度;然后采用多重辅助结构的跟踪环路,提高载波、伪码频率和相位的跟踪精度.通过对GPS实测数据和高动态模拟数据进行仿真实验,验证了该软件接收机方案的有效性.     

用于NASA TOPEX卫星的GPS演示接收机的设计和预期性能

NASA 海洋地形测量实验(TOPEX)卫星用于海洋地形的测绘TOPEX 卫星将装载一种以应用 GPS 为基础的实验跟踪系统。整个实验使用星载 GPS 演示接收机(GPSDR)和位于精确地点的10台接收机网。本项定位技术将同时完成 TOPEX 和 GPS 的轨道调整,TOPEX 的测高精度达亚分米级。本文介绍 TOPEX 计划及其精度要求,重点讨论 GPSDR 的设计,包括软件和硬件。同时也讨论接收机的跟踪及导航性能等问题。     

高动态BDS/GPS联合接收机基带芯片设计与实现

提出一种适用于高动态BDS/GPS联合接收机的基带芯片结构设计,主要包括兼容BDS/GPS的通用C/A码发生器模块、载波NCO模块、码NCO模块和捕获跟踪通道支路结构的设计。该设计可以节约硬件资源,提高卫星信号捕获速度和接收机动态范围。在软件仿真和FPGA原型验证的基础上,设计实现了一款BDS/GPS联合接收机基带芯片,实际样片测试结果验证了设计的有效性。     

基于VC＋＋的GPS软件接收机

研究工作致力于基于PC的GPS软件接收机的开发.开发的软件接收机通过自制的信号采集设备采集GPS卫星信号,所采集的信号被存储在PC硬盘中供软件接收机VC++软件程序处理,在软件中实现捕获,跟踪等信息处理,实现导航解算功能并通过人机界面将解算结果显示出来.详细介绍了基于VC++的GPS软件接收机的设计方法,包括采集系统设计方法,软件结构设计方法,以及信号处理软件和导航解算软件的设计方法.给出了所开发的GPS软件接收机接收spirent信号源信号时的工作情况,通过软件接收机的实际运行结果可以看出该软件接收机具备硬件接收机的功能,并且具有良好的捕获跟踪性能.介绍的软件接收机的设计方法适用于所有卫星导航系统的软件接收机.     

GPS干扰技术及其防护措施研究

根据GPS系统的组成,从空间卫星、地面监控系统和用户接收机三个方面分析了GPS系统的干扰环节,得出了不同环节GPS干扰技术的特点。介绍了GPS干扰技术,分析了不同干扰方式的原理和特点。有针对性地提出了GPS系统的抗干扰措施。     

高动态环境INS辅助GPS载波跟踪算法研究

载波跟踪技术是GPS软件接收机的关键技术之一,载波跟踪算法在很大程度上决定了GPS软件接收机的性能.本文基于一种典型载波跟踪环的结构,分析了锁相环(PLL)的工作原理及动态性能,并在此基础上设计了一种INS辅助的GPS载波跟踪算法.仿真结果表明和PLL相比.所设计的INS辅助GPS载波跟踪算法能够在保证GPS载波跟踪环路滤波器带宽足够窄的情况下,可以有效地增加环路带宽,从而加大了环路捕获带宽,提高了环路的捕获性能;所设计的INS辅助GPS载波跟踪算法适用于机动性较高的载体.     

基于动力学轨道外推的星载辅助GPS快速搜索方法

星载GPS接收机广泛应用于卫星实时导航定位、定时。只要捕获到至少4颗可见GPS卫星,GPS接收机就能完成一次定位。但由于星载GPS接收机处于高动态运动状态,无法接收外界辅助信息,因此大部分星载GPS接收机仍然采用轮询搜索方法对所有GPS卫星进行捕获,导致定位时间长。在此背景下,提出一种星载辅助GPS(AGPS)快速搜索方法,通过减少捕获次数来缩短定位时间。方法以卫星轨道运动规律为辅助信息,基于动力学轨道外推预测星载GPS接收机的概略位置,然后通过计算俯仰角实时判断GPS卫星对星载GPS接收机是否可见。星载GPS接收机可以优先捕获可见的GPS卫星,从而减少捕获次数,缩短定位时间。仿真结果表明,相比于轮询搜索、决策树搜索方法,为搜索到相同颗可见GPS卫星,星载辅助GPS快速搜索方法需要的捕获次数最少;并且,随着轨道高度增加,星载辅助GPS方法需要的捕获次数增加得最慢。     

采用阵列天线的GPS接收机的多径抑制方法

提出一种新的用于阵列天线GPS接收机的多径抑制方法。考虑到通常GPS视线信号的来波方向与多径的来波方向不同,在每个导航数据符号位内测距（C/A）码重复,通过对阵列接收的信号矢量与它本身的延迟信号矢量互相关,提高接收机前端信噪比,再利用最大特征值法和前后向空间平滑技术准确地估计期望卫星视线信号（LOSS）的来波方向。最后综合多个GSC子阵列有效地降低了相关多径对码跟踪精度的影响。仿真结果显示,该方法能使接收机在与LOSS码同步前准确估计LOSS的角度信息,有效抑制相关多径,且鉴相结果准确。     

卫星导航在空间服务区域中的应用及展望

一、引言自1995年GPS实现全面运行能力以来,卫星导航系统通过提供全球覆盖的定位、导航与授时服务,为人们的生活带来了巨大便利。从飞机的导航与精密进场着陆,到汽车的路线指示,再到各种五花八门的个人定位服务,可以说卫星导航的应用无处不在。同时,卫星导航的应用并未局限在地面和大气层以下,更是不断地向空间扩展。卫星导航接收机由于其成本低、重量轻、低消耗、全天候、高精度、连续观测等优点,被越来越多地安装在卫星上。实际上,早在上世纪80     

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。     

低成本卫星测控系统性能改进方法研究

首先针对TLE更新不及时、轨道递推准确性低的问题,提出低成本卫星测控系统(LCTTC)采用卫星GPS实测数据修正站心坐标系下目标轨道方法,提高跟踪精度;其次利用接收机的RSSI功能,给出了远程获取无人值守LCTTC灵敏度、评估其性能的方法,以及获取信噪比、发射功率等状态信息的方法,对卫星实时任务过程进行监测和异常诊断,减少了故障排查时间。     

一种INS辅助GNSS高动态弱信号标量跟踪方法

为提高恶劣电磁环境下的高动态卫星导航接收机的干扰抑制能力,提出一种低成本INS自适应辅助标量跟踪环路方法。该方法以INS辅助二阶锁频环(IFLL2)算法为核心,采用INS/GNSS紧组合结果提高外部辅助跟踪环路的多普勒频率估计精度,以降低动态应力对跟踪环路的影响。建立了INS辅助锁相环和锁频环性能分析模型,基于该模型可知IFLL2对本地振荡器的抖动噪声抑制能力更强,可更多地降低跟踪环路带宽,故其性能优于INS辅助锁相环(IPLL)的性能。高动态仿真试验结果表明高动态环境下独立式三阶锁相环可跟踪载噪比为28dB Hz的GPS L1 C/A卫星信号,INS辅助最优带宽二阶锁频环算法可跟踪载噪比为19dB Hz的卫星信号,基于本算法的接收机的干扰抑制能力提高了9dB,与理论分析结果相当。     

The clock-aided RAIM method and it's application in improving the positioning precision of GPS receiver

The prediction precision of receiver clock bias (RCB) is an important factor in influencing the receiver autonomous integrity monitoring (RAIM) method augmented with it and improving GPS receiver positioning precision. According to the characters of the RCB series, a new prediction model in discrete grey form is presented in this paper, and then the initial value of the model is determined by establishing unconstrained optimised formula. The prediction model is utilised to augment RAIM method in order to identify faulty satellite and improve the positioning precision of GPS receiver. Experimental results show that the prediction model is fit for predicting the RCB series, and the RAIM method aided by it is feasible. The auxiliary RAIM method can not only enhance the efficiency of identifying faulty satellite, but also improve the positioning precision of GPS receiver obviously.     

GPS天线阵列盲信号波束形成研究

针对GPS的抗干扰应用,给出一种不需要先验信息的GPS阵列天线盲信号波束形成新方法,用来提高GPS接收机的性能。首先建立线阵和平面阵列天线的信号模型,然后采用子空间技术剔除干扰信号,并设计多波束形成器来增强整个角空间的GPS信号。在波束形成设计中,应用Dolph-Chebyshev加权法来得到最优的主瓣波束宽度和旁瓣水平。仿真实验表明,采用盲信号波束形成方法,无论是线阵还是平面阵天线,均可以在干扰方向形成有效的零陷,在其余的角空间内增强GPS信号,从而验证了新方法的有效性和正确性。     

移动卫星通信捷联式天线稳定系统

介绍了一种应用激光陀螺惯性导航系统组成的移动卫星通信的捷联式天线稳定系统 ,给出了天线稳定和跟踪的控制方法和最优值搜索法。采用该系统可测量载体的姿态角和经度纬度 ,借助于惯性系统的输出信号控制天线轴使天线跟踪指定的卫星 ,卫星天线接收的信号可检测出跟踪误差 ,通过伺服系统控制天线转动 ,以使通讯信号为最强。采用了 GPS修正惯性系统的误差 ,成为 GPS/ INS的组合系统。在山区道路上跑车试验结果表明 ,当车的横滚角和俯仰角达到 6°,频率为 1Hz,方位角变化 180°时 ,在此动态条件下根据测量的卫星信号场强可知 ,跟踪误差小于 0 .2°。接收到的电视信号稳定清晰 ,图像和电话信号都是满意的。跑车试验表明 ,天线跟踪卫星的静态和动态精度完全满足了移动卫星通信的技术要求     

三种导航卫星故障识别方法的等价性研究

通过分析比较卫星导航系统自主完好性监测算法中常用的三种故障星识别方法,文中提出它们在实质上是一致的观点。从理论上证明这三种方法的等价性,并分别通过模拟数据和GPS观测站的实测数据,验证三者的等价关系。结论对于在不同应用环境下减少识别运算量、提高识别速度有实际意义。     

基于先验动力学轨道的星载双频GPS数据预处理

针对星载双频GPS数据预处理中的野值剔除和周跳检测问题,提出了基于先验动力学轨道的星载双频GPS数据预处理方法。与传统GPS数据预处理方法在数据利用上局限于GPS原始观测数据本身不同,该方法还利用了动力学定轨产生的先验轨道信息以及GPS卫星精密轨道、钟差数据,并构造接收机钟差估计量和接收机钟差差分值估计量来剔除野值和探测周跳,提高了野值剔除和小周跳探测能力。对CHAMP卫星在轨实测数据的处理分析表明,该方法可以探测出1周甚至0.5周的周跳,可为高精度定轨提供更“干净”的数据源。     

GPS基带信号源的数字模拟实现

首先对GPS信号产生原理进行了分析,然后给出了一种基带数字信号源的产生方法,即用码发生器产生伪随机码,先和导航数据进行调制,再调制上用DDS产生的载波信号,最终形成一颗或多颗GPS卫星信号.该方法用FPGA实现,不仅可以模拟GPS卫星信号的特性,而且考虑到调试接收机的动态捕获性能,信号源中还模拟了信号在运动状态下的情况.该方法为接收机基带信号处理部分的调试节省了大量的时间,针对基带部分提供信号源,减少了调试中其他因素(例如射频部分)的错误而带来的干扰.     

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。