基于密度聚类的北斗卫星导航弱信号自动捕获方法

在外界射频信号、导航接收机混频处理噪声的影响下,为了有效捕获北斗卫星导航弱信号信息,提出基于密度聚类的北斗导航弱信号自动捕获方法.使用密度聚类得到BDS信号来源的聚类中心,结合聚类中心设计卫星波束方向,约束卫星导航信号接收范围,抵御干扰信号的空域干扰;通过基于小波阈值方法去除波束抗干扰作用下导航信号的噪声信息;采用相关函数模值计算方法计算去噪后导航信号和已知弱信号之间相关性,相关性大于门限值时说明去噪后导航信号为弱信号.实验结果表明,在外界射频信号和混频器干扰下,此方法具备自动捕获北斗卫星导航弱信号的能力.     

卫星导航信号捕获的一种高效相关算法

信号捕获的相关层实现在整个接收机的硬件资源中占据了重要的比重.为了能够降低量化损耗和减少相关层所需的硬件资源,论文提出了一种高效的相关算法.相比传统实现方法,论文所提算法能够将加法树所需硬件资源降低1／2,同时量化损耗减少约0.3 dB.该算法对卫星导航接收机的低成本和低功耗实现具有重要的参考价值.      

卫星导航信号差分联合信道组合捕获策略

为了充分利用新一代复合卫星导航信号数据分量和导频分量的功率,提出了差分联合数据/导频信道组合捕获技术,包括差分比较信道组合技术和差分相干信道组合技术。通过数学分析,证明了新建差分联合数据/导频信道组合捕获技术的虚警概率和检测概率的解析表达式。为了支持理论分析,运用Monte Carlo仿真对提出的捕获技术进行性能分析。分析结果表明,新建捕获技术比传统捕获方法能够提供更加优良的性能,提高了卫星导航接收机在弱信号环境下的捕获灵敏度。     

频域叠加的大频偏导航信号捕获算法

在卫星导航接收机的设计和实现过程中,信号捕获是卫星信号同步的关键步骤。只有捕获到了正确的相位和多普勒信息,才能初始化跟踪环路,进而完成信号的同步。针对高动态接收机在大频偏条件下实现信号捕获需要进行多次频域搜索,计算量成倍增加的问题,该文以GPS系统为例,分析了多普勒频偏对相关峰的影响,利用频域叠加技术设计了在多普勒频移过大条件下的信号捕获方案。分析结果表明,该捕获方案可以完成大频偏下的信号捕获,降低了多次频域搜索带来的计算量,并且具有较好的捕获性能。     

GPS弱信号捕获算法研究

随着GNSS的广泛应用,许多新技术和新领域对GNSS弱信号捕获提出了新要求,其关键技术之一就是弱信号捕获跟踪算法的实现。在相干积分和非相干积分的基础上,通过相位补偿和时延修正、奇偶分路等方法,可以在盲搜索中捕获到比正常信号低25dB的弱信号,实现了对粗捕到的弱信号进行载波频率精化,并分别利用仿真数据和实测数据验证了算法的正确性。此外,分析了信号相位翻转对信号捕获的影响,对GNSS弱信号应用领域具有重要的参考价值。     

应用延迟累加的微弱GPS信号捕获算法

针对在弱信号环境下传统算法无法进行捕获的问题,提出了一种改进算法。该算法在双块零拓展(double block zero padding,DBZP)算法的基础上,采用延迟累加的方法,首先将DBZP算法相关运算结果中被舍弃的部分暂存,然后对延迟1ms的接收信号进行相关运算,得到相应的相关运算结果,将其与存储的运算结果进行相干累加,并将相干累加结果作为捕获模块输出与门限值进行比较。改进算法在增加极少运算量的前提下,通过提高相关运算结果的利用率,增加了数据观测量。仿真结果表明,改进算法能够提高捕获算法处理增益,在捕获载噪比为17dB-Hz的信号时,检测概率能够达到91%。     

圆周移位在伪码补零BDS信号捕获算法中的应用

D1导航电文中加入了NH码,且D2导航电文的速率也比GPS信号的快很多,使得BDS的信号结构增加了捕获难度。采用伪码补零的方法可以对BDS信号进行有效捕获,但是该方法积分时间较长导致捕获耗时变长。本文提出了一种基于圆周移位的改进伪码补零算法,将搜索中复杂的载波剥离运算用计算量很小的频谱序列的搬移操作来代替,使算法复杂度大幅下降。试验结果表明,该方法可以有效减少运算量和捕获耗时。     

基于北斗导航卫星的伪卫星技术在区域定位中的应用

借鉴差分 GPS导航定位的原理 ,阐述了在北斗导航卫星支持下的伪卫星技术 ,探讨了其定位原理、系统配置、技术设计、信号结构、天线安装和使用条件等。实现区域快速无源导航定位 ,需要至少四个伪卫星站提供的导航信号。伪卫星定位导航具有自主、隐蔽、经济等特性 ,在区域定位中应用前景良好。     

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。     

北斗B1C信号联合捕获策略

目前对含有导频通道的新信号的捕获研究,主要是设计联合捕获算法,提高功率利用率以提升接收性能,分为等长与非等长相干积分联合算法两类. 本文针对北斗B1C信号,深入分析了三种等长相干积分联合算法的加权问题,并解释了相干联合与差分联合算法的联系. 理论和仿真结果表明,相干联合算法具有更优的性能;进一步,本文结合最优相干积分时间理论给出捕获参数设计方案,对比了不同场景条件下等长与非等长相干积分联合算法的性能,给出了捕获B1C信号的优化策略.      

我国成功发射首颗新一代北斗导航卫星

北京时间3月30日21时52分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功将首颗新一代北斗导航卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。这颗卫星的发射成功标志着我国北斗卫星导航系统由区域运行向全球拓展的启动实施。北斗卫星导航系统简称北斗系统,是我国自主建设、独立运行,与世界其他卫星兼容共用的全球卫星     

基于循环相关函数的北斗卫星导航抗干扰算法

当前国内外卫星导航信号空域抗干扰技术,或者需要信号到达角(DOA)信息,或者需要参考信号先验信息,或者会对导航信号和干扰同时抑制,无法形成最优的输出信干噪比(SINR),或者仅对白噪声干扰有效,无法抑制人造干扰。针对上述问题,本文提出了基于循环平稳特性的北斗抗干扰盲波束形成新算法。本文首先分析了人造干扰和北斗信号的循环平稳特性,基于此分析构造了新的盲波束形成算法的代价函数,并采用了拉格朗日方法推导了算法的解。该方法无需DOA和参考信号先验信息,可以形成阵列增益,得到最优输出SINR,可以同时抑制宽带白噪声干扰和人造调制干扰。理论分析和仿真结果证明了该方法的有效性。      

北斗室内导航伪卫星信号传播效应分析

室内场所因建筑物的遮挡,卫星导航设备无法接收导航信号而失去定位能力,伪卫星可以通过发射类似导航信号的方式独立进行定位。针对伪卫星信号在室内传播面临的功率衰减、多径衰落等问题,该文在经典室内通信模型的研究基础上,分析了伪卫星信号室内传播的应用环境和约束条件,建立了伪卫星信号室内传输的信道模型,并对伪卫星信号功率以及路径损耗、多径传播模型进行了计算仿真。仿真结果表明,对数距离路径损耗模型及莱斯分布多径模型可准确描述室内伪卫星信号的传输特点。     

GPS信号的差分相关捕获算法研究

随着人们活动范围的日益扩大和周边环境的日益复杂,低信噪比环境下捕获卫星导航信号逐渐成为国内外研究的重点。本文分析两种常用的改善检测统计量信噪比的方法：相干累加和非相干累加,指出它们各自存在的问题。引出差分相关捕获算法,详细介绍差分相关捕获算法,分析了其数学模型。从理论上研究差分相关捕获算法的性能,并借助MATLAB仿真,分析各个参数对算法性能的影响,同时与相干／非相干累加算法进行比较。     

基于北斗的卫星导航定位服务系统升级探索

选取重庆市5个基准站开展了基于北斗的卫星导航定位服务系统升级改造,融合了BDS、GPS、GLONASS多星多频数据,提高了定位精度;同时,用户公共观测卫星数量明显提升,缩短了用户初始化时间,提高了作业效率,提升了重庆市现代测绘基准体系信息化应用服务水平,为下一步全市全面开展北斗卫星导航定位服务系统改造升级提供了经验。测试结果表明,改造后的系统可有效解决山地城市局部地区卫星定位困难的问题,改造后的三星网络RTK平面精度为3 cm,空间三维坐标精度优于5 cm,RTK的精度水平、全天可用性和可靠性均能满足工程测绘技术要求。     

基于预平均处理的导航信号捕获技术

针对传统导航信号捕获算法资源消耗大、多普勒分辨率低的问题,提出了一种基于预平均处理的变系数匹配滤波的快速捕获方法. 该方法将经过预平均处理后的导航中频信号和本地信号主码存入相应存储器,然后经变系数匹配滤波器完成相关累加,再经快速傅里叶变换(FFT)频率估计器完成数据的频谱分析,最后利用验证模块对FFT输出结果的最大值进行二次验证,完成捕获检测. 所提方法在达到相同积分时间的同时节省了50%硬件资源,能够提高捕获多普勒分辨率以提高转跟踪成功率,通过软件灵活配置可以实现多系统多频点全球卫星导航系统(GNSS)信号的兼容处理.      

用于GNSS信号的可变相干积累时长的时频域结合捕获算法

对于全球导航卫星信号的捕获问题,设计了一种可变相干积累时长的时频域结合捕获算法,在延长相干积累时间的同时,等效提高了FFT运算的点数,从而保证了算法不会增加额外的FFT损耗,提升信号的检测性能。蒙特卡洛仿真验证了可变相干积累时长捕获算法的正确性和有效性,得出了文中所提出的算法可以通过延长信号的相干积累时长,提升导航信号捕获性能,但带来的代价是增加了算法的计算负荷。      

弱信号条件下的卫星导航技术进展

弱信号条件下卫星导航技术的研究具有重要意义。人们为了实现弱信号条件下的全球卫星导航,从提高接收机灵敏度和增加辅助信号设备两方面入手,取得了有效进展。两大技术途径的发展前景值得期待。     

北斗卫星轨道预报精度分析及改进

针对北斗GEO、IGSO、MEO的3种卫星类型和动态偏航、零偏航两种姿态控制模式,进行了以ECOM光压模型为基础的轨道预报精度分析。确定了北斗3类卫星的短期、中期、长期预报光压参数选择策略。采用光压参数修正法,通过对北斗卫星光压参数长期变化规律建模,有效提升了地影段轨道长期预报精度。研究结果可同时服务于北斗卫星轨道确定及历书参数生成。     

基于改进卡尔曼滤波的卫星导航定位精度优化

为解决卫星导航定位信号因遮挡而出现非视距传播模式,导致定位精度低的问题,研究基于改进卡尔曼滤波的卫星导航定位精度优化方法。改进蛙跳算法寻优设置,优化支持向量机,分类提取存在遮挡信息的卫星导航信号;设计基于改进卡尔曼滤波的卫星导航定位精度提升算法,动态估计存在遮挡信息的卫星导航信号观测噪声协方差,自适应调节信号滤波增益,全面去除信号中的无效定位信息,获得精准卫星导航定位结果。研究结果显示：所提方法使用后,卫星导航定位结果实际位置高度匹配,定位精度明显提升。