GPS卫星信号模拟器中频信号处理与实现

利用数字内插、数字滤波、A/D(Analog／Digital)变换等软件无线电方法,建立GPS卫星信号模拟器中频信号处理的数学模型,提出了数字IF(Intermediate Frequency)的实现方法,且在matlab中进行了中频电路建模、优化和验证,完成了从数字基带信号处理到模拟中频信号生成.电路实现时尽量降低信号处理频率,缩小高频信号处理范围.利用verilog在ISE6.3中完成了数字中频模块的设计和仿真,对仿真输出的数字序列进行FFT(Fast Fourier Transform Algorithm)频谱分析,并在FPGA(Field Programmable Gate Arrays)中实现.      

高动态GPS卫星信号模拟器导航电文生成

为了测试全球定位系统GPS(Global Positioning System)接收机的性能,应用GPS信号模拟器来模拟各种条件下真实的GPS信号.GPS卫星信号发生器由硬件、计算机和软件组成.软件主要由卫星导航参数计算模块、目标运动轨迹计算模块、误差计算模块等模块组成.导航电文产生功能模块是高动态GPS卫星信号模拟器要解决的一项关键技术.给出了3个卫星星钟改正参数的物理意义和星历产生模型,根据这些参数并结合相应的时间参数来形成卫星导航电文.通过程序仿真并与导航电文进行验证,证明推导出的星历产生模型基本符合GPS星的星座排列规律.     

基于CPLD的雷达信号发生器设计

现代战争对雷达系统设备功能与性能提出了越来越高的要求,信号发生器作为雷达系统的重要组成部分面临着更高的挑战。针对雷达整机测试中动态目标模拟难的问题,提出了基于CPLD的雷达信号发生器设计方法。通过采用可编程逻辑器件,用拨码开关调节产生复杂的组合逻辑时序,控制雷达波形产生器和频率合成器,产生多种高频目标回波信号,模拟空中真实目标,在雷达不开发射机的情况下,实现了对雷达整机性能的测试。同时,对模拟的雷达目标回波信号进行了测试。结果表明,信号发生器满足设计要求。     

卫星测控信号的调制类型自动识别算法

研究了应用于卫星测控信号的自动调制识剐算法，提出了FM和PM测控信号识剐的两种算法，分析并仿真验证了载频偏移对正确识别率的影响，研究了载频偏移估计算法对消除载频偏移影响的效果。计算机仿真实验表明：在基于瞬时相位标准偏差σdp为关键特征的算法中，采用最小二乘原理估计频偏可以有效地消除载频偏移和部分噪声的影响；基于瞬时折叠相位偏差σ1Wp的算法在载频偏移为100Hz，信噪比高于-6dB时，其识别率可达100％。     

基于多相关器的GPS信号质量监测技术

导航卫星的信号质量是影响系统定位性能的一个关键因素,当卫星自身硬件设备或空间传播信号受到干扰时,会导致卫星信号波形失真,用户接收机的伪码相关器产生的相关峰会产生偏差,造成定位精度下降;情况严重时,会使用户失去定位能力。因此,通过对空间信号的监测可以进一步保障系统的服务性能。文中借鉴现有的信号质量监测技术,对GPS信号失真的原因进行了总结,按照TMA、TMB和TMC完成失真信号的建模,并定性分析了对测距的影响。给出基于多相关器的导航信号质量监测方法,使用上述三种模型验证了该判定方法的有效性。     

一种间断照射雷达信号的调制参数测试方法研究

针对间断照射雷达信号调制参数测量问题,提出了基于FSW频谱分析仪和软件无线电技术测量的方法。通过分析间断照射雷达信号的特性,给出间断照射雷达信号调制参数测试方案,解决现场调制参数、编码特性等快速测试问题。     

信号发生器自动测试软件中若干问题的探讨

介绍了一种自行组建的信号发生器自动测试系统，包括系统的设计思想、基本组成及工作特点。对测试软件编制过程中遇到的一部分技术问题，进行了比较详细的讨论，并提出了解决方案。本文就选用不同电平时如何进行数据处理，电平单位不同时如何判断校准点以及校准如何实现，低电平测量时如何保证准确度等问题，进行了分析讨论，并给出了诸如建立单位选择子菜单，电平的实时校准与预校准相结合，以及在高、低电平式测试时分别采用不同的触发方式等具体措施。就利用功能键陷井技术实现的人工干予及其在自动测试中的作用，以及利用出错陷井技术和其它方式提高软件的容错、纠错能力等问题进行了分析和介绍。还简要讨论了建立全自动和半自动两种测试工作方式的意义及其构想，并提出了实现的方法。最后，给出了进一步完善信号发生器自动测试软件的一些设想。     

软件GNSS信号模拟器架构与中频信号生成

软件GNSS(Global Navigation Satellite Systems)信号模拟器对于GNSS接收机的高效研发将做出重要贡献,因其结构灵活、开放性以及低成本.以GPS/Galileo组合系统为例,讨论了软件GNSS中频信号模拟器的架构,主要功能模块包括卫星星座仿真、接收机轨迹生成、传播通道特性仿真(包括电离层模型、对流层模型、多径模型等)、数字中频信号生成.在此基础上,着重阐述了数字中频信号生成模块的实现,功率谱图及分析结果验证了所生成的信号,包括GPS L1 C/A,Galileo E1 CBOC(Composite Binary Offset Carrier),Galileo E5a和E5b信号.     

数字调制信号误差矢量幅度校准研究

从计量领域的现状看,对于矢量信号分析仪的误差矢量幅度,分析其准确度尚没有业内统一的方法。通过对数字调制信号的调制过程和解调过程的分析,罗列出影响误差矢量幅度的各种因素。在此基础上,总结出一套对误差矢量幅度的测量结果的理论计算方法,从而提出一种EVM测量结果的不确定度评定方法。此方法能够有效地分析误差矢量幅度的数字特性。     

高精度光纤陀螺高带宽信号检测方案

研究兼顾静态性能和力学环境适应性的信号检测方案是高精度光纤陀螺实用化的迫切要求.分析了高精度光纤陀螺全数字闭环信号检测过程,推导了系统的闭环传递函数.一般的基频调制使检测系统的采样周期长、带宽低,反馈不能很好地补偿因力学环境产生的高频噪声信号,会破坏系统闭环,产生较大的动态误差.设计了三倍频调制/解调数字闭环信号检测方案,使采样周期是基频调制方案的1/3,有效提高了系统带宽.两种方案的力学环境实验和静态实验结果对比说明,三倍频方案明显提高了高精度光纤陀螺的力学环境适应性,同时静态性能不受影响,能够满足实际应用的要求.      

智能GPS软件接收机载波跟踪环路设计

传统的GPS接收机设计较为固定,用户不能改变接收机各类参数以适应不同导航信号处理的需要.而软件接收机只需做较小改动就可以适应不同信号,能够迅速分析、仿真、实现各类算法.在GPS软件接收机的基础上,利用鉴频器辅助鉴相器的输出,引入一个模糊逻辑控制器,使得环路能够智能跟踪GPS信号的动态变化.实验结果证明所提出的设计方法与传统环路相比可大幅度缩短跟踪时间,减小环路滤波器带宽,并能消除周跳.      

车载GPS/DR组合导航系统的研究

介绍了车载GPS(Global Positioning System)/DR(Dead Reckoning)组合导航系统的设计,在对GPS/DR组合导航系统中主要误差来源分析的基础上,建立了表示这些误差的数学模型.根据组合系统的数据融合原理,提出一种基于对观测量进行误差补偿的迭代扩展组合卡尔曼滤波算法.对车载GPS/DR组合导航系统提供的实际数据的处理结果表明,该算法在提高GPS定位精度的情况下,能很好地修正DR系统的积累误差,大大提高了组合系统的完整性、可靠性.      

GNSS模拟器中频调制卡设计与实现

GNSS(Global Navigation Satellite System)信号模拟器能够根据用户所设置的GNSS系统和信号形式、载体动态和环境参数,精确模拟出载体收到的卫星信号,这为GNSS系统级仿真试验和接收机的测试提供一种高效的工具.主要研究兼容多系统多频点的卫星信号模拟器中频信号发生器和数字信号处理技术,提出了数字合路与功率控制的方法和信号相位精确模拟的途径;在基于PCIE+DSP+FPGA+DAC架构的中频板卡上完成了与PC通信、波形控制参数计算和更新、基带信号调制以及模拟中频信号的产生;最后给出了与相应的GNSS接收机的对接结果,验证了所产生中频信号的正确性和信号质量.     

航天GPS接收机信号搜索捕获策略

航天GPS接收机的无辅助冷启动时间是一项重要指标,研究近地轨道应用的12通道C/A码导航型接收机减小冷启动时间的方法.分析GPS信号的多普勒频率和伪码相位搜索方法、捕获检测器及其参数选择、多普勒频率搜索步长和伪码搜索速率, 得到多普勒频率搜索步长为500?Hz,伪码搜索速率为475码元/s.研究轨道倾角、轨道高度、GPS天线仰角和轨道偏心率等因素对多普勒频率搜索范围的影响.阐述根据GPS卫星间夹角的统计信息选择合理的卫星分配方法.分析和仿真结果表明,根据GPS卫星间夹角的统计信息选择合理的卫星分配方法,可将冷启动时间减少25%~30%,影响多普勒频率搜索范围的因素按程度依次为:轨道倾角、轨道高度、GPS天线仰角和轨道偏心率,再考虑这些因素时可将冷启动时间减少25%~40%.     

基于自由软件的GPS／INS组合导航系统设计

自由软件运动的兴起，带给导航系统一个全新的设计模式，即根据所设计的导航系统定制实时内核，将应用层的设计和内核层的设计融合在一起。文章将自由软件应用到导航系统设计中，提出了基于自由软件的导航系统设计方法，并给出了基于自由软件uC／OS的GPS／INS组合导航系统的实现，经实验验证，本系统具有良好的性能。     

基于GPS遥感的延迟映射接收机关键技术

全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)广泛应用于定位和导航,还可利用海面对GPS信号产生的散射效应进行微波遥感,是一种新型微波遥感手段.首先介绍了GPS海洋遥感测风技术产生背景及特点,给出了GPS散射信号测量技术理论基础,重点分析了延迟映射接收机设计中提高采样信号信噪比、双射频前端电路设计、计算反射点延迟、接收机工作模式、内嵌软件处理等5项关键技术.设计的延迟映射接收机样机在天津近海完成了首次搭载飞行试验,试验结果表明,延迟映射接收机可同时接收直射和海面散射卫星信号并输出导航定位解,正确计算镜面散射点码延迟,准确接收海面散射的GPS卫星信号,且散射信号信噪比达到了14.9 dB以上,接收机输出为反演海面风场提供了准确的基础数据,这种方式可推广到遥感探测陆地土壤湿度、海冰厚度、海浪高度等领域.      

GNSS信号模拟器通道群时延标定方法

传统的全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器通道群时延标定方法有相位翻转点法和相关峰法两种,两者均在零伪距或固定伪距的特殊仿真场景下进行测量,且在通道传输特性非理想的情况下测得的群时延均存在偏差.提出了基于闭环伪距测量的模拟器通道群时延标定方法,并设计实现了GNSS信号模拟器通道群时延标定系统.首先,采用高速直接射频采样存储系统对模拟器正常星座动态仿真场景下输出的导航信号和秒脉冲(1 PPS)信号同时进行记录.其次,使用软件接收机对信号进行捕获跟踪,利用三次样条插值判定1 PPS上升沿位置作为伪距观测历元时刻,对软件接收机的伪距观测量和模拟器仿真的伪距记录值做数据比对,得到模拟器的群时延标定值.最后,分别利用上述方法对两种商用模拟器的群时延进行了标定,实验结果表明,闭环伪距测量法有效可行,测量不确定度优于0.7 ns.      

射频识别卡读写模块的设计

射频识别卡读写模块是射频卡读写器的核心.根据ISO14443协议,运用现代通信与信号处理的方法,采用最新的RISC指令单片机,设计了射频识别卡的读写模块.该模块没有使用专用的硬件ASIC和功率放大管,纯粹采用软件实现了硬件ASIC的功能.同时它性能稳定、价格低廉,对卡的读写距离在0~10cm.