GPS L1频段上的系统内干扰的研究

为了在L1频段上有效发射多个高精度的导航信号,GPS全球导航卫星系统设计在同一中心频率上发射多个信号,各信号频谱严重重叠,因此内部干扰成为系统首要考虑问题。通过详细分析GPS L1频段上M码、L1C码、C/A码和P(Y)码的载噪比衰减值,发现除C/A码受到的干扰较严重外,其它三个信号受到的干扰较小,CDMA干扰是主要内部干扰源。分析结果表明,通过有效设计信号参数来减小CDMA干扰,使各信号功率谱主瓣相互错开,并合理设置信号接收功率,可以有效控制系统内干扰。
     

GPS与GLONASS的伪码比较

根据苏联目前的 GLASMPST 政策,苏联对其军用卫星导航系统GLONASS 持较为开放的态度,苏联通信部于1988年5月发表文章正式公布了 GLONASS C/A 码的详细技术数据。在1989年9月美国导航学会会议上又发表了一篇有关 GLONASS P 码的文章。该文研究了 GLONASS 伪随机数(PRN)序列码(C/A 码和 P 码)的一些特性,粗略地解释了所选PRN 码的合理性。鉴于 GLONASS 和 GPS 在形式及构成上的相似性,本文在一定程度上对两者的 C/A 码和 P 码进行了比较,对它们各自的 PRN 码作了初步评估。由于民航用 GPS/GLONASS 组合接收机即将变为现实,本文亦讨论了用商用编码器实现 C/A 码和 P 码的有关问题。     

基于双子空间跟踪及盲波束形成的GNSS抗干扰算法

根据全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite Systems, GNSS）卫星信号粗捕获（C／A）码的相关峰特点,提出基于双子空间跟踪及盲波束形成的GNSS抗干扰算法。首先通过噪声子空间跟踪将接收信号投影到噪声子空间进行干扰抑制,提高接收信号信干比（SIR）。然后利用指定卫星C／A码与干扰抑制信号进行相关运算,增强指定卫星信号的信噪比（SNR）,结合一维信号子空间跟踪,获取指定卫星导向矢量,实现对干扰抑制信号形成波束指向的目的。本算法不需要知道传输的导航符号以及卫星方位,是一种盲自适应算法。由于采用低运算复杂度的子空间跟踪方法,降低了抗干扰接收机的运算负担,保证了算法的实时性要求。最后通过实验仿真验证了提出算法能够有效地对抗强干扰以及增强GNSS信号。     

卫星导航信号畸变导致的测距偏差的估计方法

为定量评估导航信号的测距性能,本文研究了在轨卫星导航信号畸变导致的测距偏差估计问题。基于Vernier采样原理利用大口径抛物面天线采集在轨卫星导航信号,经数据处理获得一个伪码周期的脉冲波形。在此基础上,对该波形起点位置进行精确估计,然后根据延迟锁定环工作原理产生超前本地波形和滞后本地波形,获得E-L鉴别器曲线,最后估计鉴别器曲线的零交叉点偏差,该偏差即为卫星导航信号畸变导致的测距偏差。利用北斗卫星采集信号,获得了B1频点I支路信号的测距偏差,验证了该估计方法的正确性。     

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。     

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。     

改进的GPS信号在混合操作模式下存在隐患

2005年9月发射的第二颗ⅡR-M卫星PRN17于同年12月开始传输GPS第二民用信号(L2C)。PRN17是首颗新一代GPS卫星,它增加了弹性功率(Flex power)的特性。美国空军称,这种特性提高了P码M码信号的功率,具备抗低强度干扰的能力。在启用弹性功率进行试验时,在很短的时间内有些用户便发现了一些与确定L2C和L2 P/Y相位关系有关的问题。用户在同时使用L1/L2/L2C GPS设备和传统的L1/L2 GPS设备过程中,在用改进型卫星(其运行模式的相位关系是变化的或未知的)继续解载波相位模糊方面会出现一些问题。这不只是弹性功率的问题,对于任何新改进…     

GPS信号的新近发展及其应用思考

GPS信号的新发展将为GPS信号接收机的功能改善提供运作基础,也将为构建物联网提供新思路。针对由30颗BlockⅡA/ⅡR、ⅡR-M和ⅡF卫星构成的现行GPS星座所发送的GPS信号进行综合分析,进而提出如何使用GPS信号新分量的两点建议:①巧用L2-C码和L1-C/A码实现高精度、高置信度的单点定位;②善用三个导航信号(L1、L2、L5)开创GPS动态载波相位测量应用新天地。     

陷波器对DLL的影响及其改进方法研究

陷波器被广泛应用于直接序列扩谱系统中滤除存在于系统工作频段内的干扰,分析 了陷波器对伪码跟踪环路的影响。针对陷波器引起的信号时延和畸变问题,提出对本地产 生的伪码也进行相应的陷波处理的方法来增加其与接收信号的相关性,同时针对信号畸变导 致的能量差值波动大的问题,提出增加能量积分时间的方法。在systemvue2006环境下对 提出的方法进行仿真验证,仿真结果表明这两种方法可以有效地削弱陷波器对伪码跟踪环 路的影响。
     

基于TDDM的BOC调制信号伪码同步算法的研究

BOC调制技术以其独有的裂谱特性在实现信号频段共用的基础上,不断推动着卫星导航技术的发展。然而,新的TDDM机理的应用对实现BOC调制信号伪码高效同步提出了挑战。为此,在深入研究BOC信号同步的基础上,提出了一种新的基于成功捕获比例峰值判决门限和待调整峰比约束门限的TDDM伪码同步捕获判决方法,建立了基于TDDM的BOC调制信号捕获与跟踪的伪码同步算法。进一步,通过仿真实验,验证了新的伪码同步算法的合理和有效性。     

导航卫星有效载荷新型扩频码研究及实现*

针对导航卫星中Gold扩频码存在的不足,卫星导航系统的多个频点在下一代系统建设中选用Weil码作为扩频码。首先对Gold码和Weil码的特性进行仿真分析,仿真结果表明,Weil码的自相关特性和互相关特性有明显的优势。针对导航卫星有效载荷需要提供长期稳定可靠的导航服务且资源有限,对Weil码的实现方式也有很高的要求,设计一种基于FPGA平台的Weil码实现方案,解决了导航卫星有效载荷中Weil扩频码生成的资源和可靠性问题,已实际在轨连续运行超过一年没有出现故障。     

城市环境下北斗B-CNAV1电文RS-LDPC 级联编码方法

针对城市环境下卫星导航系统用户接收终端对电文编译码算法的低复杂度和抗衰落性能需求，以北斗导航系统B-CNAV1电文为改进对象提出了一种外码采用RS码、内码采用二进制LDPC码的电文级联编码方法。通过RS码提高电文对抗突发错误的能力，同时利用二进制LDPC码保证电文对抗随机错误的能力。采用LMS信道对城市接收环境建模，仿真结果验证了本文提出的RS-LDPC级联码与B-CNAV1电文64进制LDPC码具有相近的性能，同时大幅降低了算法复杂度，较好地实现了电文纠错性能和实现复杂度的平衡，提供了一种适用于城市环境的高性能、低复杂度电文编码方法。     

导航卫星多数表决恒包络技术研究

为了提高频带的利用率,现代卫星导航系统往往在一个信道内发送多路信号.直接的线性组合信号不是恒包络的信号,在通过功率放大器时会产生失真,影响信号的性能.为解决这一问题,引入了恒包络生成技术.多数表决算法是针对二进制信号的一种恒包络算法,目前已经成功应用于深空通信中的信号处理;其恒包络特性允许信号通过效率较高的C类功率放大...     

扩频码和数据速率选择对导航系统兼容性的影响

针对导航系统干扰计算以导航信号码片功率谱代替导航信号功率谱分析导航系统干扰大小,文章分析了数据速率、码速率和码长对导航信号功率谱的影响,提出了数据速率大于或等于码速率除码长时,可用码片功率谱代替信号功率谱：同时以CA码为例分析了真实码与替代码对系统内的干扰偏差。     

一种基于小波变换的伪码跟踪环路多径抑制方法

多径效应是GPS等卫星导航系统的重要误差源之一,严重影响导航系统的性能。针对多径效应,在分析了多径信号模型和伪码自相关函数特征的基础上,提出了一种基于小波变换的多径抑制方法。该方法利用自相关函数曲线斜率突变点位置不受多径信号影响的特性,通过小波变换检测其斜率突变点位置,进而利用得到的鉴相误差调整码相位,达到多径抑制的目的。仿真结果表明,该方法不受多径条数的影响,鉴相结果更准确,多径抑制能力得到显著提高。
     

一种新的惯导平台静基座快速初始对准方法

提出了一种新的惯导平台静基座快速初始对准方法。用两步卡尔曼滤波算法替代常规算法估计水平误差角,根据水平误差角快速收敛的估计结果估计收敛较慢的方位误差角。给出了算法模型。理论分析和仿真结果表明:该算法对水平误差角的估计收敛速度可提高1倍,对方位误差角的收敛速度也相应提高,精度与常规方法一致,是一种有效的快速初始对准方法。     

伴飞卫星自主相对导航衰减记忆滤波算法

为实现伴飞卫星的自主相对导航,基于C-W方程提出了一种在伴飞卫星轨道系中建立简化的相对运动方程构成星上轨道递推、根据导航敏感器输出进行量测更新的导航滤波器,并利用衰减记忆滤波算法抑制系统模型误差对相对导航结果的影响。仿真结果表明,该滤波算法可实现伴飞星的自主相对导航。它不仅较C-W方程更简单,而且适于模型不准确时的相对导航,工程实现易。     

长椭圆球波函数在卫星导航中的应用研究

卫星导航信号的码片波形是影响系统跟踪精度和抗多径干扰性能的重要因素。首次提出将时域上集中分布同时在频域上能量聚集性最佳的长椭球波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)作为导航信号码片波形,并对比分析了相同码速率和带宽限制下的PSWF码片波形和二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制码片波形的跟踪和抗多径性能。结果表明:在合适的带宽范围内,PSWF码片波形具有和带限BOC调制码片波形结构相似的相关函数和功率谱密度;PSWF码片波形在跟踪精度和抗多径干扰方面整体上优于带限BOC调制码片波形。综合分析,PSWF码片波形具备较好的导航性能,可作为我国卫星导航信号波形设计的一种新选择。     

导航信号生成互复用技术研究

随着GNSS(全球导航卫星系统)的发展,需要在一个频段上发射多路导航信号,以提高频谱利用率.多路信号的线性叠加其包络是非恒定的,在通过高功率放大器时会产生AM/PM失真,从而引入定位误差.为了使多路复用后的信号保持包络的恒定,伽利略和GPS系统分别提出了互复用和CASM恒包络处理方法,并已经应用在其试验卫星上.对互复用技术进行了分析研究,得出了信号功率效率与功率分配之间的关系,并给出了功率效率最大化的功率配置方式和功率效率的下限.研究对GNSS中多路信号复用的恒包络处理有重要的指导意义.     

星光/惯性组合制导方案与位置误差分析

根据捷联星光制导双星方案和星光/惯性组合制导基本原理,提出了一种以惯性导航为主、星光制导为辅的导弹组合导航方法。建立了组合导航位置误差计算模型。对星光惯性组合制导精度的分析表明,该法提高了对星光导航测量信息的利用度,改善了导航精度。