脉冲干扰对软件接收机的影响分析

卫星信号经过长距离传播,信号能量损耗严重,到达地面的功率很弱,容易受到各种干扰的影响。脉冲干扰为常见的干扰类型,所以针对不同功率、不同周期,以及不同占空比的脉冲干扰信号,通过接收前端采集受脉冲干扰的GPS L1信号,利用软件接收机及多相关器生成技术,详细分析了脉冲干扰对接收机信号捕获与跟踪性能的影响。分析结果表明,周期为1ms的脉冲干扰信号,能对接收机产生强烈的干扰效果,捕获图中的噪声明显增大;跟踪过程中,载噪比和相关值突发性减小,造成跟踪数据异常。而长周期的脉冲信号仅在脉冲到达时影响接收机的捕获和跟踪,但由于信号跟踪不能连续进行,导致伪距观测量的不连续与导航数据不能正常解码,从而干扰接收机。     

分布式单星转发的定位测速模型及其应用

在城市峡谷中通过接收导航卫星信号以实现连续的定位与测速一直是卫星导航应用中的一个难题。针对此问题,借鉴卫星导航对抗中转发式欺骗干扰的定位控制基本原理,提出了通过分布式单星转发来解决城市峡谷中实现连续卫星导航的新方法,并构建了分布式单星转发的定位测速模型。在此基础上详细讨论了转发器天线对被遮挡卫星的指向跟踪、转发器相关参数的获取、转发器收发之间的有效隔离、直达信号与转发信号的同时利用等应用性问题。所提出方法的可行性得到了仿真试验的有效验证,从而为城市峡谷中的卫星导航应用提供了新的参考。     

欧洲伽利略计划及其新技术概述

伽利略计划是欧洲提出的以意大利天文学家伽利略(Galileo)名字命名的一种卫星导航定位系统,目前该系统正处在开发和相关技术论证阶段。本文介绍了Galileo系统的组成、提供的服务以及系统使用的频谱信号;讨论了系统的新技术及特点:实现信号不佳区域定位的虚拟卫星技术、解决整周模糊问题的TCAR(Three-Carrier Ambiguity Resolution)技术和系统中的通信功能。     

BOC信号的相关跟踪研究及GALILEO接收机设计初探

Galileo卫星导航系统是欧盟组织研发的新一代完全面向民用的卫星导航系统,使用了BOC(二进制副载波)这一独特的调制方式,研究BOC信号的相关峰特性,对设计接收机捕获跟踪通道是至关重要的。本文简要介绍了Galileo系统导航信号的特征和频率规划,对多种BOC信号的自相关性能、码跟踪方法进行了仿真,并探讨了接收机开发中的关键问题。     

全球卫星导航系统兼容性分析方法研究

根据全球卫星导航系统信号捕获、载波跟踪和数据解调的原理,优化了等效载波功率与噪声密度比模型。针对有多普勒频率时的情况,提出了C/A码自干扰时的捕获-频谱隔离系数。结果显示,随着多普勒频率的变化,频谱隔离系数有着明显的变化。通过对仿真结果的分析,验证了模型的有效性,也为后续卫星导航信号的优化设计提供了支持。     

BOC信号自适应门限判决捕获方法

BOC信号是一种分离频谱的调制方式,与传统的导航扩频信号相比,具有更强的抗干扰能力和更高的测量精度。但BOC信号自相关函数具有多峰值的特点,如何从接收端找出最大峰值并正确恢复BOC信号是技术难点。本文给出了一种BOC信号的捕获方案和具体的实现算法。     

适用于矢量接收机的模糊自适应CKF方法研究

卫星导航接收机矢量跟踪环路的核心就是用一个Kalman滤波器将标量接收机的信号跟踪和导航解算一起完成,优点是能够形成通道之间的相互辅助,缺点是也会相互影响。尤其在部分卫星信号被遮挡或者部分通道信号质量较差的环境下,问题通道会影响其他通道,甚至导致矢量跟踪环路滤波器发散,常规的方法是检测故障通道然后将故障通道剔除,这样需要对导航滤波器进行变维操作。针对此问题,提出了一种新的消除问题通道对其他通道影响的方法,同时不需要对导航滤波器进行变维。首先给出了一种标度因子,用来判断通道是否存在故障通道,然后给出一种利用模糊控制的导航滤波器自适应调整方法。仿真表明,在通道卫星信号被频繁遮挡的极端情况,矢量接收机依旧能保持正常的导航精度,并没有明显受到误差通道的影响,同时避免了对导航滤波器进行变维操作。     

Two Methods of Spectral Estimation for SARSAT Signals

Search and rescue satellite aided tracking (SARSAT) depends on the processing of emergency locator transmitter (ELT) signals which are received by a satellite in low polar orbit. Since the signal from a distressed vehicle is normally immersed in a background of other ELT signals (false alarms), interference, and noise, different methods of spectral estimation can provide advantages in estimating carrier frequency. A comparison between average spectrum and minimum spectrum for several real signals is provided here.     

GPS软件接收机的捕获与跟踪算法

研究了GPS软件接收机的捕获与跟踪算法。分析了时域串行滑动相关捕获算法和频域基于FFT的并行相关捕获算法,设计了适合GPS软件接收机的并行算法,实现了对空中可见卫星的捕获。针对GPS信号的特点,设计了基于DLL与PLL相结合方法的GPS跟踪算法。利用实测中频信号对上述捕获与跟踪算法进行了验证分析,测试结果表明,基于FFT的并行相关捕获算法能够有效增强软件接收机的捕获能力,采用DLL与PLL相结合的方法能够实现对GPS信号的有效跟踪。     

一种高动态低信噪比卫星导航信号捕获方法

为提升高动态低信噪比环境下卫星导航信号的捕获性能,提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FrFT)及部分匹配滤波(PMF)的捕获方法。在该方法中,接收机首先利用PMF对接收信号做分段相干积分,随后借助快速傅里叶变换(FFT)对分段积分结果做离散快速FrFT,最后通过检测FrFT输出的峰值完成信号的捕获。由于具有多普勒频率变化率的卫星导航信号在FrFT后呈现能量聚焦特性,所提方法能够显著提高信号的长时间相干积分增益。同时对所提算法的捕获概率、平均捕获时间以及算法复杂度等性能指标进行了理论分析及计算机仿真验证。仿真表明,与传统的PMF-FFT方法相比,所提方法能够通过延长相干积分时间的方式有效提升高动态低信噪比卫星导航信号的捕获概率、降低捕获时间。     

Ranging airport pseudolite for local area augmentation

This paper discusses the integration of an airport pseudolite (APL) into a local area augmented differential GPS based precision approach system. A prototype architecture is described that is being used to develop requirements for the local area augmentation system. Key features of this prototype system are presented along with its current performance. Key features discussed include the use of a multipath limiting antenna, APL signal structure factors, a unique APL automatic gain control, and GPS blanking technique to maximize APL tracking performance, while minimizing the electromagnetic interference to nominal DGPS performance     

Synthesis and Analysis of Tracking Systems with Optimal Acquisition

The behavior of a tracking system during its acquisition phase is studied in the case where the input signal is a frequency step. The tracking system considered is a generalization of a type-II phase-lock loop where the phase detector characteristic is a general function. In order to improve the acquisition characteristics, the natural evolution of the local oscillator is modified by a command signal chosen in order to minimize the acquisition time, on the one hand, and, on the other hand, to maximize the lock-in range and the capture range of the tracking system. The influence of the different parameters (input, damping, natural frequency, pha e characteristic,command signal) on the acquisition of the resulting systems has been précised by means of a theoretical study of the trajectories in the phase plane and by an analog simulation. A simple criterion adopted in order to characterize the acquisition of a system disturbed by noise permits the study of the influence of S/N ratio on acquisition time.     

一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法

自适应波束形成抗干扰性能受先验信息、通道幅相误差等因素影响较大,在工程应用中实现复杂,鲁棒性较差。针对这一问题,提出了一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法,该方法将信号空间分为多个子空间,通过最优分配策略选取多个子空间分别实现固定波束指向,并相应地在每个波束后配置独立的卫星捕获跟踪通道组,然后依据最高信噪比准则在所有的子空间中优选卫星进行定位解算。该方法无需先验信息辅助,在抑制干扰信号的同时对卫星信号形成接收增益,在存在工程误差的实际条件下可达到与典型自适应波束形成算法相当的抗干扰性能,且具有鲁棒性强、更易工程实现等优点。最后,通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

北斗B1 QPSK调制信号的高灵敏度捕获算法

卫星信号在复杂环境中功率存在衰减,导致其低于接收机正常捕获范围,给信号捕获带来较大困难。在分析北斗B1频点信号体制及研究码并行捕获算法基础上,提出了针对北斗B1 QPSK调制信号的双通道并行搜索捕获算法,设计了优化的相干、非相干码并行捕获算法,解决了信噪比较低环境中北斗卫星信号捕获困难的问题。利用卫星信号模拟器产生的仿真信号对双通道并行捕获算法和相干、非相干累加捕获算法进行验证与分析,结果表明,前者性能明显优于单通道捕获,后者较普通捕获算法具有更理想的捕获灵敏度。     

ASPeCT: Unambiguous sine-BOC(n,n) acquisition/tracking technique for navigation applications

This article presents a new tracking technique for sine-BOC(n,n) (or Manchester encoded) ranging signals, which is most likely to be a part of the new European Global Navigation Satellite System (GNSS), Galileo, signal plan. When traditional sine-BOC(n,n) tracking is considered, although offering excellent performance compared with current signals, it has the main drawback of potentially giving biased measurements. The new method presented herein allows the removal of this threat while maintaining the same level of performance. An adapted version of this technique can also be used for acquisition purposes     

基于I、Q信号的北斗接收机跟踪环路设计

传统的北斗接收机一般采用标量跟踪环,每个通道的卫星相互独立,在此 基础上,又发展起来了基于矢量跟踪的接收机,使每个通道的卫星跟踪不再相互独立。 提出的基于I、Q 信号观测的接收机跟踪环路,保留矢量跟踪的特点,并且采用EKF 作 为跟踪环路预处理滤波器,代替传统跟踪环路的鉴别器,可以在高动态的环境下对卫星 信号进行跟踪,提高环路的稳定性,从而可以有效地提高BDS/INS 深组合导航滤波器观 测量的估计精度。主要对高动态信号跟踪进行仿真,并与传统的标量跟踪方法和矢量跟 踪方法的跟踪能力进行比较。实验表明, 改进的矢量跟踪环能够在高动态的环境下运 行,比起传统环路有更小的跟踪误差。     

一种在紧缩场进行捕获跟踪试验的方法

为满足不断增长的天基中继业务需求,航天器星间链路常使用大口径高增益天线,且配置自动捕获和跟踪设备,以完成对目标航天器的自动跟踪.随着天线口径的增大,对场地空间要求不断增大,地面验证试验变得愈加困难.针对越来越难以实现的捕获跟踪外场试验,提出一种在紧缩场进行捕获跟踪试验的方案,方案详细分析了在紧缩场进行试验的可行性.通过设置跟踪通道校相因子,很好地分离了角误差信号,获得良好的S曲线以及非常小的交叉耦合,从而验证了在紧缩场进行捕获跟踪试验是可行的.相对于传统的远场测试方法,该方法具有不受气候影响、费用低等优点.     

高动态扩频信号的捕获跟踪与解调

本文给出了一种高动态扩频信号的跟踪解调方法，采用数字平方环载波捕获跟踪，并实施数字下变频对无载波频率变化的扩频信号进行简单相干积累解扩解调，变二维捕获过程为两个一维捕获过程，简化了高动态情形设计方案。     

The White Sands Range and Range-Rate System

This paper discusses the concept, design, and design verification of the White Sands Range and Range-Rate System. Development of the system has been completed only through the design phase. The system is designed to meet requirements for high-accuracy midcourse tracking under severe target dynamics at the White Sands Missile Range. It is a multistatic Doppler and range tracker which operates at X band and incorporates transmitter, transponder, receiver, and baseline subsystems. The transmitter includes specially designed digital circuitry to synthesize test signals for target simulation during checkout of the system. The transponder signal is processed by a receiver which has been established theoretically to be the optimum realizable processor of continuous tracking data. The receiver incorporates specially designed carrier acquisition circuitry and digital VCO, and directly provides digital Doppler and tone phase data to facilitate real-time processing. The system utilizes data from other tracking systems at the Range for spatial acquisition, for aiding carrier acquisition in the receiver, and for resolving range ambiguities.     

弹道辅助的弹载接收机伪卫星信号快速捕获方案

 为实现导航式弹道修正弹在高动态环境下对导航信号的快速捕获且摆脱全球定位系统(GPS)的限制,提出了一个完整的基于伪卫星区域定位系统的弹载接收机信号快速捕获方案。首先利用期望弹道辅助获得多普勒频移初始值以缩小多普勒频移搜索范围,然后采用改进的搜索策略进一步减小多普勒频移搜索时间,最后利用三次样条插值法处理相关谱谱峰及邻近采样点的数据以提高低频采样下粗捕获(C/A)码相位的测量精度。算法分析及仿真结果表明,所提方案能有效缩短多普勒频移搜索时间,提高PN码相位测量精度。