一种消除多径对Galileo系统跟踪影响的新方法

为了消除多径对Galileo系统的影响,提高定位精度,介绍了一种抑制多径影响的新方法——高分辨率跟踪技术,并将其应用在多径跟踪抑制方面。主要通过介绍Galileo系统的BOC(binary offset carrier)信号、多径对BOC信号相关特性的影响以及多径对Galileo跟踪性能的影响,给出用高分辨率技术来进行多径抑制的方法。仿真结果显示,高分辨率跟踪技术对多径有很好的抑制能力。     

码相关参考波形技术在BOC信号接收中的多径抑制性能研究

码相关参考波形（CCRW）技术是一类通过改变码跟踪环路的本地参考信号波形来改善GNSS接收机多径抑制性能的技术的总称.本文对五种波形的CCRW技术在BOC信号接收中的应用及其码跟踪性能进行了分析仿真,其中三种技术为首次应用于BOC接收机中;文中提出了三种基于多径误差包络的多径抑制性能评估指标,并根据这些指标对五种波形的CCRW技术应用于BOC信号时的多径抑制性能进行了定量的比较,得出的结果为针对BOC信号接收机的多径抑制技术设计提供了指导方向.     

自适应遗传算法抑制复杂短时延Galileo BOC(1,1)多径

针对传统GPS多径抑制算法无法在复杂短时延多径情况下准确估计出Galileo BOC(1,1)多径信号,提出一种隐含多径数量参数的多径模型,并构造自适应遗传算法对实际多径信号进行估计.当实际多径参数变化不大时,引用上次估计的多径参数,直到多径模型发生较大变化时,再启动遗传算法进行多径估计.城市峡谷中多径信号频繁消失和出现,而文算法中隐含对消失多径信号的估计,当消失的多径信号再次出现时,可以快速获得多径估计模型.本算法对于BOC(1,1)多径信号估计更加准确,有效地减小复杂短时延多径环境下每个通道的伪距测量误差,从而提高了Galileo接收机的定位精度,并且在一定程度上减小了计算量.     

MBOC信号捕获算法性能分析

现代化的GPS和Galileo系统在L1/E1频点增加使用MBOC调制的民用信号。MBOC调制相比BOC(1,1)增加了BOC(6,1)分量,增加高频分量可以提高信号的伪码测量精度和多径抑制性能,但同时也提高了信号捕获的复杂度。文中介绍了MBOC信号3种常用的捕获算法,并从硬件资源和检测性能两方面比较其性能,结果表明窄带匹配滤波捕获算法以损失部分能量为代价,极大降低了实现复杂度。     

基于重构子互相关的BOC无模糊度跟踪方法

针对BOC体制信号的自相关函数具有多峰性质导致BOC存在的模糊跟踪问题,提出了子互相关函数概念及基于重构子互相关函数的无模糊度跟踪方法.通过分析对比各子互相关函数,重构生成仅具有单一相关峰并保持BOC窄相关特性的相关函数.以BOC（1,1）和BOC（10,5）为例进行仿真与分析,模糊度有效性表明本文方法相比ASPeCT与BPSK-like能够更好地去除副峰且保持窄相关,鉴相曲线表明对于BOC（1,1）与BOC（10,5）,本文方法相对BPSK-like的线性区域斜率增益分别为5.2 dB与7.2 dB,抗多径性能表明本文方法相比ASPeCT与BPSK-like的多径误差最小,抗噪声性能表明对于BOC（1,1）与BOC（10,5）本文方法相比BPSK-like的码跟踪误差标准差分别减少了0.046 Tc与0.030 Tc.      

伪码测距接收机中MET技术误差建模与分析

为了分析多径干扰对多径消除技术(MET)的影响,建立了MET的跟踪误差模型.MET的鉴相函数既可表示为窄相关技术鉴相函数的复合形式,又可表示为直接信号的鉴相函数与多径信号鉴相函数之和.同时多径信号的鉴相函数本质上是直接信号鉴相函数的平移和尺度变换,利用鉴相函数的这一特性对MET的跟踪误差进行分析和建模.通过仿真比较了MET、窄相关技术以及strobe相关器技术的多径误差抑制性能.结果表明MET可以完全消除中等长度时间延迟的多径信号造成的误差,并且可以通过调整相关间距来减小MET跟踪误差.     

Compass导航信号性能评估研究

卫星导航信号体制决定了导航系统的先天性能,是系统设计和升级过程中必须考虑的关键因素之一.本文提出了卫星导航信号体制的性能评估方法,并评估了Compass信号的性能.该评估方法包含了精度、抗干扰、抗多径、兼容性四个方面的内容,分别采用了Gabor带宽、解调抗窄带/匹配谱干扰品质因数、跟踪抗窄带/匹配谱干扰品质因数、多径误差包络、连续平均多径误差包络、谱分离系数、谱安全指数等指标来刻画这些方面的性能.基于我国对外公布的最新信号体制框架,将Compass信号体制和GPS,Galileo信号体制进行对比分析.分析结果表明：对于民用信号,Compass的性能最佳;对于特殊用户,Compass的精度、抗多径能力和GPS,Galileo相当,但抗干扰能力低于GPS和Galileo.这意味着Compass系统在未来的特殊条件下处于劣势.最后,给出了信号体制优化的建议.     

卫星导航信号AltBOC调制方式分析

在二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)调制的副载波相位跳变的基础上,研究两路交替二进制偏移载波(alternate binary offset carrier,Alt BOC)信号的性能及特点,引出4路非恒包络Alt BOC调制,通过副载波重建使信号变为恒定包络,最终得到恒包络Alt BOC调制信号.分析恒包络Alt BOC调制信号功率谱密度和自相关函数,结果表明恒包络Alt BOC调制信号具有更好的码跟踪性能和抗多径性能.1     

Shaping相关器在BOC信号中的抗多径性能分析

为了克服原有抗多径算法在偏移二进制载波(BOC)信号上性能不如粗捕码(coarse/acquisition code,C/A码)的缺点,并消除BOC信号在跟踪时特有的多峰模糊特性,将一种新的参考码应用在BOC信号的跟踪中,并与窄相关器以及高分辨相关器(HRC)技术进行了比较,分别给出了多径误差包络,从仿真结果中得出了最佳参考码码型,并根据最佳参考码分析了成形(Shaping)相关器的噪声性能。Shaping相关器消除了多峰模糊的特点,并在多径误差包络上要优于窄相关器以及HRC算法,也很容易在原有基础上修改实现。该研究为未来的导航接收机中Shaping相关器的应用打下了坚实的基础。     

一种基于伪相关函数的CBOC信号跟踪方法

针对下一代卫星导航系统的设计逐渐完善,卫星导航基带信号处理对环路跟踪灵敏度和抗多径性能要求不断提升的情况,本文基于Galileo E1频点公开的CBOC信号,设计一种构建CBOC信号伪相关函数（PCF）的伪码跟踪方法,并基于该方法,设计了相位锁定环与延迟锁定环路的跟踪策略,实现了环路的高速锁定和稳定跟踪. 并通过仿真实验验证了该方法在灵敏度和有限带宽下抗多径两分面提升了CBOC跟踪环路抗多径性能和跟踪灵敏度,改善了跟踪环路在复杂环境下的跟踪性能.      

基于多卫星伽利略E1频段中频信号的生成方法

为了模拟二进制偏移载波BOC(1,1)调制下的多卫星伽利略信号,提出了一种伽利略E1频段数字中频信号的生成方法.其中,通过模块化和图形化设计,逐层细化而拟合伽利略信号所需步骤,包括扩频码的产生、BOC调制的实现以及导航信息、载波和可调噪声源的叠加,并通过信号的自相关及其捕获等处理.结果表明,所生成的信号具有伽利略E1频段BOC(1,1)调制的信号特征,其信噪比和多普勒频移可调,可用于软件接收机的信号处理解算.     

多径干扰下GPS弱信号跟踪算法研究

在带有多径干扰的、并且低载噪比的GPS信号下,分析了多径带来的码环误差以及因此引起的伪距误差的原理.在此基础上,考虑在码环跟踪的Strobe鉴相算法中,引入一个修正因子σ,使得码环跟踪时,对一定范围内的短多径起到抑制的作用.由于改进后的跟踪算法没有用到Q路输出,并且原信号为弱信号,因此需要跟踪环路提供好的载波跟踪性能.为此,考虑使用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法来替代原有的载波跟踪环路,提高跟踪环路的噪声抑制性能.在此基础上,将EKF载波环跟踪与修正后的码环跟踪结合起来使用,共同进行多径干扰下GPS弱信号的跟踪.     

CBOC调制导航信号跟踪算法研究及实现

复合二进制偏移载波（CBOC）信号的子载波是四电平的扩频符号,增大了接收机相关基带码的处理难度.针对此问题,本文分析了CBOC（6,1,1/11）信号的跟踪性能,并根据其子载波的特性,改进了TM61跟踪算法.该方法在跟踪的初始阶段利用BOC（1,1）进行同步,实现稳定跟踪后改用BOC（6,1）以提高跟踪精度.最后在自主研发的硬件平台上对该算法进行了验证.结果表明在保证跟踪精度的前提下,该方法有效的解决了由BOC（6,1）多峰现象引起的错锁问题,并且降低了对捕获精度的要求.     

单一多径环境下GPS载波跟踪误差建模与分析

为研究伪码多径误差对载波多径误差的影响,文中分析了采用非相干早码减晚码功率型伪码跟踪环时Costas载波跟踪环的载波多径误差,并建立了单一多径下的载波多径误差模型. 所建立的模型表明伪码多径误差对载波多径误差的影响可以表示为多径参数和相关间距对载波多径误差的影响. 理论和仿真分析结果表明,单一多径下载波平均跟踪误差为0,且当相关间距小于一个码片时,载波跟踪误差最大值小于π/2;多径参数对载波跟踪误差的影响较大,而相关间距对载波跟踪误差的影响较小.      

基于小波滤波及载噪比估计的GPS接收机多径抑制

为了抑制城市环境GPS(global positioning system)导航应用中由复杂信号反射引起的多径效应,提出了一种基于假设检验小波阈值滤波处理并联合载噪比估计的GPS接收机多径抑制方法.这种方法作用于GPS导航接收机的码和载波跟踪环路,通过估计由多径引起的跟踪误差,补偿伪距估计量,进而消除多径效应引起的定位误差.仿真实验结果表明,对于城市环境典型导航应用的多径场景,所提出的方法显著改善用户定位精度,能够将定位误差从标准接收机处理下的15.95 m降至1.75 m,而计算量无明显增加.