GPS-R技术辅助的土壤水含量变化监测

针对传统地表土壤含水量测量方法时空分辨率小等不足,研究一种基于GPS卫星信号的矿区地表土壤水含量反演算法。针对傅里叶变换难以处理非均匀时序数据,设计了一种Lomb Scargle算法分析GPS信噪比特性。直接分离其中的直射信号和反射信号,提取多路径反射信号并分析其时频特征。通过与实测数据对比,分析反演土壤含水率的可行性。结果表明:反射信号频谱特征与实际数据具有较强的相关性。该方法为高时空分辨率监测地表土壤含水率提供了一种新的思路。     

基于GPS反射信号反推求取水波波形的研究

将GPS的卫星接收仪与左旋与右旋极化天线结合,接收来自水面微弱的GPS反射信号,并对该信号进行提取和分析。同时应用右旋圆极化及左旋圆极化天线分别接收GPS发射和反射信号,并微调接收天线提高GPS正、反信号的分辨率,获得天线的有效接受频率范围及近似的方位,根据几何方法,进一步利用各卫星与接收仪天线所在位置形成的投影,反推计算所接收各组微弱反射信号的虚拟地面及水面发射点。通过对比信号强度、时间修正延迟量、大气修正延迟量,完成求解反射点的位置与高度,在利用这些精确的高度数据,反推波形模式、波浪特性与形态,为河海与港湾工程及潮汐观测提供有效依据。     

GPS多路径信号提取地面反射点算法

基于GPS卫星、接收机天线、地面反射点及地心的空间几何关系,阐述了一种利用GPS多路径信号提取地面反射点的算法,并通过实验数据,利用Matlab实现了对地面反射点和反射点轨迹的提取。     

GPS IF信号的计算机模拟和实现

提出了用GPS卫星星历来近似模拟计算载波多普勒频率和卫星信号延迟,进而用计算机模拟GPS接收机的中频数字信号,为软件GPS接收机的模型算法提供数据源.与实际接收的卫星中频数字信号的频谱进行比较,结果表明,用计算机模拟GPS IF信号是可行的和有效的.     

利用GPS反射信号遥感土地湿度变化趋势

介绍了GPS信号经过较平滑土地反射后信号特性的变化，建立起反射信号功率与土地湿度的对应关系，阐述了GPS—R接收机的构成，完成了在草地和裸地条件下的反射信号实时处理显示并存储。数据处理结果表明，利用所设计的GPS—R接收机处理出的归一化反射信号功率变化能够反映土地湿度变化的趋势。     

星载GNSS-R监测海面目标技术进展

全球卫星导航系统(GNSS)因其直射信号经海面反射后，反射信号会携带海面物理信息，由此开辟了一种在遥感应用中有巨大潜力的全球卫星导航反射信号(GNSS-R)技术，国内外在星载GNSS-R监测海面领域取得进展.本文总结了应用星载GNSS-R数据监测海面目标的进展，然后针对星载GNSS-R监测海面目标技术从最初实验、基于延迟多普勒图(DDM)观测值监测、基于反演散射系数监测、应用神经网络监测四个方面进行了总结和归纳.     

利用GNSS-R信号进行交通车流检测

为了有效检测交通状况,提出了一种使用GNSS-R （导航卫星反射）信号进行车流检测的方法。该方法利用两种天线分别接收导航卫星直射信号和反射信号,使用通用接收机进行信号采集后,在软件接收机中进行信号处理解算,获得直射通道和反射通道的相关功率,以及卫星的高度角。然后使用反演介电常数的方法对车辆进行探测,获得交通车流状况。通过试验验证,该方法能够有效地对探测区域内的车辆进行检测,证明了使用GNSS-R进行交通车流检测的可行性。     

GPS-R技术中信号反射点位置计算

GPS-R技术是一种全新概念的遥感方式,是人们在使用GPS时为了克服多路径效应问题而发现目标物对GPS的反射信号也可以被接收和利用,从而开辟了这个新的研究领域。人们把基于GPS-R反射信号的遥感技术,简称全球定位系统反射信号遥感技术(Global Position System-Reflection,GPS-R)。本文主要研究GPS-R反射信号的反射点位置,为相关技术研究提供技术支持。     

利用GPS反射信号遥感Michael飓风海面风场研究

对GPS反射信号的功率波形以及GPS信号在海面的散射区域进行了阐述，并对海面风场反演的原理和方法作了具体的介绍。处理了NASA在Michael飓风中机栽实验的数据，反演得到的风速精度为2m／s左右，从而验证了通过GPS反射信号反演海面风场在理论和实践上的可行性。     

GPS反射信号信噪比与NDVI相关性研究

归一化植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）作为重要的植被生长状况植被指数，对其进行有效实时监测具有重要科学意义。选择4个大陆板块边界观测网（plate boundary observatory，PBO）观测站的GPS信噪比观测值，提取反射信号信噪比并计算归一化振幅，通过与MODIS（moderate resolution imaging spectroradiometer）NDVI产品时序频谱特征的相关性分析，建立GPS反射信号植被指数线性反演模型和BP神经网络反演模型。分析发现:GPS反射信号信噪比归一化振幅与NDVI指数存在显著年周期性和季候特性，NDVI线性反演模型相关系数均约为0.7，均方根误差处于0.05~0.09之间，BP神经网络反演模型相关系数提高了约5%。利用GPS反射信号反演NDVI变化趋势具有可行性，为获取高时间分辨率、低成本的NDVI指数提供了一种新思路。     

弱GPS/GLONASS信号捕获算法研究

本文给出了GPS/GLONASS双模接收机的总体设计方案,重点对弱信号环境下的接收机信号捕获进行了讨论,采用并行码相位搜索方法和改进的循环相关算法分别对GLONASS信号和GPS信号进行捕获;并利用真实数据对双模接收机性能进行了仿真研究,重点对接收机捕获弱信号的能力,以及在不同信噪比和不同累加数据长度下的捕获概率进行了讨论,结果表明该双模接收机在不需要较长数据长度的情况下能够捕获低信噪比环境下的卫星导航信号,提高了接收机的灵敏度。     

弱GPS信号捕获算法的仿真实验研究

针对低信噪比环境下导航的需要,文章对低信噪比环境下弱GPS信号捕获算法进行了分析,重点对相关累加、非相关累加以及多重数据位循环相关累加捕获算法的信号处理流程和算法捕获性能进行讨论。通过特定的硬件装置获得真实的GPS信号,利用Matlab对上述3种常用的弱GPS信号捕获算法进行计算机仿真研究。根据理论分析和仿真结果可以看出,多重数据位循环相关捕获算法更适合检测低信噪比环境下的GPS信号。     

GPS中频信号快速捕获技术分析

为解决GPS中频信号快速捕获问题,在介绍GPS码相位和载频信号捕获原理的基础上,重点阐述了基于FFT的并行GPS中频信号快速捕获方法,同时在非相干累加、接收信噪比、先验信息等方面分析了提高中频信号快速捕获的可能性,最后利用一组GPS实测数据对上述分析进行了的仿真计算。仿真结果表明基于FFT技术的中频信号快速捕获方法具有抗干扰、捕获速度快和检测低信噪比信号的能力,可以满足GPS软件接收机定位的要求。     

微弱信号下基于模糊度搜索的辅助式GPS定位算法研究

针对微弱信号下GPS接收机无法测量得到完整信号发射时刻的问题,提出了一种基于模糊度搜索的辅助式GPS定位算法。基于该算法接收机不需要位同步、帧同步和解调导航电文,仅对GPS信号进行伪码相位测量,在获取卫星星历、卫星钟差参数等辅助信息的基础上完成定位解算。论文从数学上严格推导了消除信号发射时刻模糊度的条件,并对五颗以上的观测卫星建立了定位解算方程,给出了算法流程。利用实测数据仿真验证了该算法的有效性。比较表明,该算法的定位精度与常规GPS定位算法(信号发射时刻不存在模糊度)相当。     

高灵敏度GPS和Galileo信号联合捕获方法

针对传统接收机无法同时捕获两种不同卫星系统信号Galileo E1或GPS C/A的问题,该文提出E1和C/A相干联合捕获和E1-C和C/A相干联合捕获两种新算法。基于E1和C/A联合相干捕获算法,利用E1的数据信号和导频信号与C/A进行联合相干捕获,推导出了捕获灵敏度的计算式,实现了对两种信号的同时捕获。采用E1-C和C/A相干联合捕获算法,仅利用E1的导频信号E1-C和C/A进行捕获,简化了联合捕获的推导过程。仿真结果显示,两种联合捕获均比单独捕获E1或C/A的灵敏度高,为新一代GNSS接收机提供了新的卫星信号捕获方法。     

CORDIC算法实现GPS信号捕获研究

在GPS接收机中，对GPS信号的捕获是最为关键的第一步。对GPS信号中伪码的初始相位和信号载频的估计是捕获的两个基本任务。在某些特定的环境下，比如室内、城市街道、树林，对信号的捕获变得困难。针对这个困难可以通过提高估计精度以减少估计误差带来的相关损失。但是信号累积和估计精度的提高都需要极大地增加运算量。本文提出了将CORDIC算法引入到GPS接收机，在保证大运算量的情况下，实现快速的计算时间。介绍了GPS信号捕获的基本原理，讨论了使用CORDIC算法的必要性以及实现方法。最后通过仿真验证了CORDIC算法能够有效提高GPS接收机的捕获速度。     

大气潮给对流层延迟影响的探讨

探讨了大气潮对GPS信号对流层延迟改正的影响，提出大气潮的周期性涨落会给对流层湿层延迟带来误差，在更高精度的导航定位、时间传递、电波传播中应该考虑修正。     

基于CLEAN算法的GPS监测数据处理方法

对建筑物进行高精度的变形监测是后期信息提取,预防安全隐患的基础。针对GPS变形监测中存在的多径误差问题,本文提出一种基于CLEAN算法的GPS多径提取方法,首先对多径信号理论模型进行分析,结果表明多径信号可以作为直达信号的谐波分量,在此基础上利用CLEAN算法在频域对多径信号进行提取,基于仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法相对于小波方法和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法具有更高的提取精度和更好的多径抑制性能。     

差分GPS水下立体定位导航系统的时间测量

差分GPS水下立体定位系统是通过测量同一水声信号到达不同浮标的时刻,计算水下收发机到各枚浮标的距离差,实现水下立体双曲线交会定位的。本文对水下立体定位导航系统的数学模型进行了推导。根据差分GPS水下立体定位导航系统的要求对GPS接收机时钟同步进行了详细分析,同时对GPS接收机接口数据输出和支持的三种时间测量方案进行了介绍,并对时间延迟进行了分析。     

GPS干扰监测技术

随着GPS导航定位技术的日臻完善,其应用范围也越来越广,定位精度不断提高,GPS干扰监测和抗干扰措施一直是该领域的热门研究课题。本文从干扰信号监测和卫星信号监测两个角度研究分析了GPS干扰监测中的重要技术与实现方法。