Kalman滤波理论在GNSS信号跟踪中的应用

在分析传统GNSS接收机跟踪环路的基础上,对传统的码环滤波和载波滤波在复杂的环境下精度不高的问题,提出一种以自适应Kalman滤波算法代替码环和载波环中的两个环路滤波器,并依据新息自适应的对测量噪音实时调整,将调整结果输入到卡尔曼跟踪环路,估计跟踪误差、实现GNSS(扩频信号)信号的跟踪,提高环路在复杂应用环境下的跟踪精度。仿真结果证明了这种方法提高了跟踪精度,对环境的适应能力有了明显的增强。     

GPS软件接收机载波跟踪环的设计实现

在接收机的信号优化问题的研究中,多普勒频移的跟踪是GPS信号解扩的关键技术之一.针对传统载波跟踪环路中由接收机加速度和加加速度引起的多普勒频移跟踪误差大的缺点,根据科斯塔斯(Costas)环实现载波跟踪的基本原理,为了减少信号误差,提出了接收机载波跟踪环路中鉴别器、滤波器和载波NCO的一种软件实现方法,推导出在不同动态环境下载波跟踪环路带宽和环路频率更新时间的理论值范围,最后对不同动态软件接收机接收的信号进行了跟踪仿真.结果表明:设计的载波跟踪环路功能正常,性能稳定,可快速精确地完成GPS信号的载波跟踪.     

不需辅助信息的室内GPS信号捕获算法

弱GPS信号的捕获要花费大量的时间。减小捕获时间能改善GPS接收机冷热启性能,同时保证送给跟踪程序的捕获结果是准确、可靠、及时的。差分相干的联合检测算法可以不需要辅助数据,在200ms内捕获到-177dBW的GPS信号,且避免了FFT操作。提出一种基于差分相干的自适应门限捕获算法,其接收门限能根据接收卫星信号功率进行自适应调整,且满足系统设定的误捕率。     

欠驱动船舶路径跟踪的神经网络稳定自适应控制

针对三自由度欠驱动船舶模型参数不确定的路径跟踪问题, 设计了神经网络稳定自适应控制器. 首先应用微分同胚等效变换和Lyapunov直接法设计参考航向和参考速度, 然后对船舶模型参数不确定的操纵环路和推进环路分别设计神经网络稳定自适应控制器跟踪参考航向和参考速度, 并对外界风浪流干扰进行自适应补偿.Lyapunov稳定性分析证明了船舶路径跟踪闭环系统的所有误差信号一致最终有界. 仿真研究验证了神经网络稳定自适应路径跟踪器的有效性.     

GPS软件接收机全系统仿真

在模块化设计架构下,利用Simulink模块产生等效GPS中频信号,引入真实GPS信号导航电文、伪距等信息模拟接收机钟差和钟漂,使中频信号更接近实际情况。通过仿真分析几种常用载波跟踪环路优缺点,找到一种最合适的频率跟踪环路,由环路得到的伪距等信息用最小二乘技术完成定位,从而实现整个GPS接收机系统纯软件仿真。仿真结果表明,该仿真有效、可行。     

高动态下GPS信号跟踪环路的仿真研究

GPS信号跟踪过程是GPS接收机的核心组成部分,它是将捕获阶段得到的各项参数进行精确估计的过程,实现本地生成信号与输入信号的准确同步。以高动态环境为前提,模拟生成GPS信号,改变卫星信号的加加速度,模拟高动态下所引起的多普勒频移,分别使用传统跟踪环路与扩展卡尔曼滤波环路对信号进行跟踪。仿真结果显示,扩展卡尔曼滤波跟踪环路更加稳定,精度有所提高。     

基于FPGA的GPS接收机基带处理硬件在环系统

针对GPS跟踪环路参数调试繁琐复杂、FPGA反复编译耗时多的问题,设计了一种基于FPGA的GPS接收机基带处理硬件在环系统。该系统以FPGA设计的GPS基带处理为核心,完成卫星信号的采集和基带信号处理,并将处理结果通过以太网实时传送到Simulink设计的跟踪环路进行处理,在处理完成后反馈到FPGA的基带处理单元,完成卫星信号的捕获和跟踪。经测试,该系统实现了卫星信号的捕获和跟踪,验证了该平台的有效性和准确性,提高了GPS跟踪环路的设计、调试、验证、实现的效率,对快速开发卫星导航芯片和系统具有积极作用。     

GPS软件接收机载波跟踪环路鲁棒滤波算法

在全球定位系统(GPS)软件接收机中,环路滤波器对噪声抖动的抑制作用,是用户精确连续跟踪卫星信号的重要保证.本文用噪声未知但有界的假设,代替了传统方法中噪声统计特性已知的苛刻要求,应用半定规划方法将滤波问题转化为凸优化问题,提出了载波跟踪环路鲁棒滤波算法,获得了包含多普勒频移的置信椭球,解决了复杂多变环境下GPS软件接收机的滤波跟踪问题.应用模拟载波信号和实际卫星信号对该算法进行验证,结果表明该方法能够连续有效跟踪GPS卫星信号,为GPS软件接收机设计环路滤波器提供了新的思路.     

基于载波表的GPS载波跟踪环路研究

实时GPS软件接收机可以使用查找表的方法得到本地复现载波以减少运算量。载波表是由一组具有一定频率间隔和固定初始相位的正弦和余弦信号组成。传统的载波跟踪环路无法使用具有离散频率和不连续相位的复现载波完成GPS载波跟踪。针对这一问题,使用相位补偿算法对载波进行相位补偿,设计了基于载波表的载波跟踪环路。仿真结果表明该载波跟踪环路能有效实现GPS信号的载波跟踪,且与传统的载波跟踪环路相比仅有微小的信噪比损失和频率跟踪精度衰减,可用于实时GPS软件接收机设计。     

采样时钟抖动对GPS信号跟踪性能影响研究

本文分析了晶振的漂移对GPS接收机的影响,从锁相环理论的角度,重点分析了采样时钟抖动对基带载波跟踪和伪码跟踪性能的影响,并给出一种环路分级降带宽的方法来消除这种影响.该方法在保证最终伪码跟踪精度的前提下,增加了跟踪环路对动态应力的容忍范围.提高了GPS接收机跟踪环路的稳定性.