基于卡尔曼滤波的GPS高动态载波跟踪环路设计

针对高动态环境会使接收机接收信号载频上产生很大的多普勒频移及其变化率,普通的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪等问题,通过综合分析传统的二阶叉积自动频率控制环(CPAFC)辅助三阶锁相环(PLL)的高动态载波跟踪环路,以及卡尔曼滤波器在动态跟踪中的优势与劣势,该文设计了一种基于卡尔曼滤波的二阶CPAFC辅助三阶PLL的GPS高动态载波跟踪环路。通过仿真分析证明,新的环路能更好地适应动态性,整体跟踪性能更好;并且在信噪比较低的情况下,环路优势更明显。     

基于矢量跟踪的GNSS／SINS相干深组合系统研究

为满足组合导航系统在高动态环境下的性能要求,设计基于矢量跟踪的GNSS／SINS相干深组合导航方法。利用矢量跟踪环路将所有可视卫星的跟踪和导航解算融为一体,增强通道间的辅助;高动态对载波跟踪影响更大,在通道预滤波中将码环载波环分别用独立的滤波器处理,组合滤波中采用通道间差分降低滤波状态维数,提高计算效率。引入惯导的加速度辅助本地信号参数预测,较精确地测量卫星视线方向的加速度,减小接收机在高动态时段的剩余动态,提高本地信号参数的预测精度。基于矢量跟踪软件接收机搭建相干深组合仿真系统,实验表明该方法在高动态等环境下能提高信号跟踪性能,改善系统的精度、可靠性。      

高动态宽带信号码跟踪方法仿真分析

针对高动态场景,单独的码环路很难实现跟踪,由于高动态载波跟踪的算法很成熟,通常应用载波跟踪结果对码环路进行辅助,针对窄体制信号,这种方法可以帮助消除码环的动态误差,但对宽体制信号来说,辅助力度减小。从高动态宽带信号码跟踪误差门限以及跟踪精度入手,分析了单独码跟踪算法的易失锁性,理论和仿真验证应用高动态载波跟踪结果辅助码跟踪算法的有效性,且具有高的跟踪精度。这为导航接收机的跟踪算法提供了理论依据。     

GPS信号跟踪的多径影响分析与仿真

多径信号是GPS定位的主要误差源之一。码和载波跟踪环是GPS接收机的重要组成部分，它们直接决定了接收机的性能，因此当前多径消除技术研究的核心即是从跟踪环内部着手研究。本文仔细分析了GPS接收机信号跟踪环以及多径信号对跟踪精度的影响，对伪距码与载波相位多径误差进行了比较，并且通过仿真结果和图表阐明了码和载波相位多径误差之间的协同关系。     

一种SINS/GPS深组合导航系统技术问题分析

为了满足高动态用户及强干扰条件下的应用需求,提出了一种基于卫星信号矢量跟踪的SINS/GPS深组合导航方法,设计了基于FPGA硬件平台的实施方案。利用组合卡尔曼滤波器反馈回路取代了传统接收机中独立、并行的跟踪环路,能够同时完成所有可视卫星信号的跟踪和导航信息处理;通过矢量跟踪算法对所有可视卫星信号进行集中处理,能够增强跟踪通道对信号载噪比变化的适应能力,从而提高接收机在强干扰或信号中断条件下的跟踪性能;根据SINS导航参数和星历信息推测GPS伪码相位和多普勒频移等参数,用以辅助卫星信号的捕获和跟踪,能够大大缩短接收机的搜索捕获时间,并增强接收机在高动态条件下的跟踪性能。基于矢量跟踪的深组合方法不仅在GPS信号短暂中断期间,能够保证系统的导航精度和可靠性,而且在强干扰环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能。     

GNSS接收机晶振参数对载波相位测量的影响分析

分析了射频与基带时钟不同源对载波相位测量的影响,构建了由晶振各类误差源引起的载波环跟踪误差模型。分析与实验结果表明,时钟不同源会导致载波相位测量出错,晶振引起的载波环测量误差随环路噪声带宽增大而减小,减小晶振的h系数和g灵敏度可提高测量精度。选用单一稳定度高、g灵敏度小的晶振作为GNSS接收机时钟,可改善载波相位精度。     

风云三号C卫星星载GPS/BDS实时定轨分析

随着北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)的建设与运行,低轨卫星开始搭载GPS/BDS双系统接收机以实现卫星轨道确定.利用风云三号C(FengYun-3C,FY3C)卫星星载GPS/BDS双频伪距与载波相位观测数据,设置4种仿真试验方案,分别进行星载GPS/BDS在轨实时定轨数据处理,重点进行BDS观测数据对伪距实时定轨和载波相位实时定轨的精度影响分析和算法耗时分析.结果表明,采用伪距观测值,可获得1.0m的位置精度和1.0 mm/s的速度精度;采用载波相位观测值,可获得0.3 m的位置精度和0.3 mm/s的速度精度,且引入BDS观测值后,伪距实时定轨精度降低,相位实时定轨精度有所改善.     

GPS接收机数字码跟踪环性能研究

从数字码跟踪环的角度研究了高动态体制下GPS接收机性能，对伪码捕获和跟踪过程建立了数学模型；推导出伪码捕获的检测概率和虚警概率，提出改进的双Dwell搜索方法；对高阶DDLL的动态跟踪性能及输入随机噪声影响进行了定量分析。通过MATLAB及Simulink动态仿真结果表明，双Dwell搜索方法能显著缩短平均捕获时间；可根据具体应用环境，选择不同的环路参数，以优化码跟踪环的特性。     

载波相位测量原理及在GPS软件接收机上的实现

采用载波相位测量值可以带来厘米甚至毫米级的测量精度。本文介绍载波相位测量的基本原理和在通用软件无线电外设USRP（（Universal Software Radio Peripheral）平台下的具体实现过程。并将USRP平台下生成的载波相位测量值和商用GPS硬件接收机输出的载波相位测量值进行了对比。     

MEMS IMU辅助的高性能GPS接收机设计

高性能稳健性的GPS卫星接收机仍然是当前研究和发展的热点。在高动态条件下,GNSS接收机设计总是涉及到跟踪动态性能所要求的环路带宽和噪声所要求的环路带宽一对矛盾体。以微惯性测量单元(MIMU)辅助的GPS接收机为实例,设计了MIMU辅助的GPS接收机搜索算法和跟踪算法,同时为减少GPS接收机对惯性器件的性能的依赖,设计了基于MIMU辅助的最优GPS接收机的环路带宽。通过仿真和车载试验对所设计的方法进行验证,仿真和试验结果表明,MIMU辅助的GPS接收机动态性能取决于MIMU的性能指标和环路的带宽,而抗干扰性能至少有13 dB的提高;跑车试验中,商用GPS接收机和研制的GPS接收机精度大体相当。同时系统还能够提供姿态角信息。     

基于HMC820的低相噪频率源设计

接收机中射频前端的本振和采样时钟的相位噪声对测量精度有重要影响,因此,有必要研究低相噪的频率源。介绍了锁相环中相噪传递的基本原理,设计了基于HMC820的锁相环电路,并通过实验验证了鉴相频率和环路滤波器对HMC820电路的影响,得出了一些有用的结论,给出了较优的环路参数。测试结果表明:在合理设置环路参数及鉴相频率的情况下,HMC820在相位噪声方面有一定优势。     

高动态载波锁相环设计和性能分析

常规的二阶载波跟踪环路由于环路带宽的限制,无法满足接收机高动态条件下的环路跟踪,为了解决环路的高动态应力引起的噪声响应对环路带宽的要求,需要合并动态应力到误差跟踪控制信号才能满足高动态的性能要求。本文从载波跟踪二阶环路的结构入手,对利用外界速度辅助的三阶环路进行动态稳定性和稳定误差性能进行仿真计算和性能分析,结果表明这种有外界速度辅助的三阶载波锁相环路可以改善信号跟踪环路的动态应力性能。     

GPS软件接收机精确载波频率捕获算法分析与实现

采用基于快速傅里叶变换（FFT）的并行码相位搜索捕获算法实现GPS信号的捕获,根据相位关系对载波频率进行精化,使其满足跟踪模块的需求。在分析算法的基础上,通过对模拟信号和实测数据进行捕获实验,实现了对载波频率的精化,获得精确频率可直接用于后续跟踪环路。     

诺瓦泰——第三代GPS单频接收机

1 概述 加拿大诺瓦泰(NovAtel)公司于1992年底推出高精度的C/A码窄距相关GPS接收机。近两年的大量实测结果表明:由于采用窄距相关技术,使C/A码达到P码的精度;采用码/载波相位扩散技术,使GPS单频接收的测程达到320km,精度为5mm+1—2ppm,接近双频接收机的精度。这种高精度的C/A码窄距相关GPS接收机堪称第三代,由于其物美价廉,颇受全世界欢迎。     

超紧组合中不同精度IMU对GNSS信号跟踪性能的提升

详细推导了惯性测量单元(IMU)精度与全球导航卫星系统(GNSS)接收机信号跟踪环路误差之间的数学模型,分析了IMU辅助的高动态载波跟踪环路误差精度,比较了不同精度IMU辅助GNSS信号捕获性能,证明了分析推导的正确性和合理性,指出了惯性卫星超紧组合导航系统对IMU的精度要求。     

36通道GPS接收机插件

美国加州泰雷兹导航定位技术公司推出一款ZXEurocardGPS接收机插件,该插件是一具有1 2通道L1C/A码及载波跟踪、1 2通道L1P码和1 2通道L2P码全波长载波跟踪的36通道全域观测并联装置,该装置可用于瞬时实时动态测量(RTK)和5Hz同步实时动态测量。水平圆形概率误差为1 0cm 2PPM实时精度,尺寸为9 9×1 7 2 7×1 5 2cm ,重量为2 2 7g ,功耗为4W ,并与本公司生产的ZEurocardGPS接收机插件逆向兼容。该插件适用于机械控制、测绘和导航。36通道GPS接收机插件…     

GPS单点测速的误差分析及精度评价

首先从理论和实测数据模拟两方面分析了SA取消后各类误差源对GPS测速的影响,推导并计算了GPS单点测速可能达到的精度水平。然后用静态数据模拟动态测速试验和实测动态数据测速与同步高精度惯导测速的动态试验进行验证。结果表明,采用载波相位导出的多普勒观测值使用静态数据模拟动态测速,其精度可以达到mm/s级;用接收机输出的多普勒观测值进行测速时,其精度为cm/s级。在动态测速试验中,GPS单点测速方法（即多普勒观测值测速与导出多普勒观测值测速）间的符合精度达到cm/s级,与高精度的惯导测速结果的符合精度为dm/s级,而且和运动载体的动态条件（如加速度和加速度变化率的大小）具有很强的相关性。     

农用GPS接收机

天宝导航定位技术有限公司新近推出一款名叫Ag GPS 332型最优精选农用接收机。这种接收机可跟踪来自差分GPS信号源L1及L2 C／A码和载波相位信号，包括WAAS、EGNOS、信标和OmniSTAR信号。用户可选用两种天线，这两种天线可根据所接收到的信号提供不同的精度。据报道，组合式L1／L2天线可为RTK提供小于1cm的精度，为OmniSTAR HP提供小于10cm的精度，对OmniSTARXP提供小于20cm的精度。对OmniSTAR VBS提供小于1m的精度。     

基于GPS单频软件接收机的捕获与跟踪算法实现

在分析基于软件无线电全球定位系统（GPS）接收机结构的基础上,研究了GPS单频软件接收机的捕获和跟踪算法,并基于MATLAB平台在PC上仿真了GPS单频软件接收机样机。信号捕获采用基于快速傅里叶变换（FFT）的并行码相位搜捕算法;信号跟踪联合使用超前滞后非相干延迟锁定环和科斯塔斯环的跟踪环结构。采用实测数据对信号捕获、跟踪算法进行了分析和验证。结果表明：仿真的GPS单频软件接收机具备基本的基带信号处理功能。     

产品信息

三星跟踪系统芯片接收机台湾拓普康(Topcon)定位系统公司新近推出一款名为Paradigm G3 GPS芯片接收机,这种接收机可对GPS、GLONASS和Galileo卫星进行全球信号跟踪,它可接收GPS L1,L2和L5载波频率、C/A码和L2C民用码以及L1和L2频率的P码,它还可以接收GLONASS的L1及L2载波频率、L