高动态下GPS接收机载波跟踪技术的研究

针对高动态环境下GPS接收信号的载波捕获与跟踪问题，分析研究了几种适合的GPS信号跟踪的频率估计算法，提出了一种全数字化的高动态GPS接收机载波跟踪技术设计方案，最后通过仿真验证CPAFC算法的正确性。     

基于Wigner-Ville分布的高动态频率跟踪算法

高动态环境存在较大的多普勒频移,这使得普通的GPS接收机在没有惯导辅助的情况下很难可靠工作。为了同时满足高动态GPS接收机动态性能和跟踪误差两方面的要求,文中根据时频分析的理论,提出了一种基于Wigner-Ville分布的高动态频率跟踪算法。在分析高动态载波相位模型和Wigner-Ville分布理论的基础上,给出算法的实现方法。仿真结果表明：该算法可在低信噪比下跟踪高动态GPS信号。     

基于SR-UKF的高动态GPS信号参数估计

高动态环境下,全球定位系统（GPS）信号具有较强的非线性特性,为了更好地对高动态条件下的GPS信号载波进行跟踪,提出了一种基于平方根UKF（SR-UKF）算法的高动态GPS信号参数估计方法。分析了高动态环境下GPS信号载波相位模型,运用SR-UKF算法对高动态GPS信号的载波相位及其前三阶导数进行估计。仿真对比了SR-UKF、不敏卡尔曼滤波（UKF,Unscented Kalman Filter）和扩展卡尔曼滤波（EKF）载波跟踪算法的性能。仿真结果表明,SR-UKF的估计精度要好于EKF,与UKF基本一致,验证了该算法的可靠性和有效性。     

INS辅助GPS载波跟踪环分析

高动态环境会造成较大的多普勒频移,这使得一般的GPS接收机在没有外界辅助的情况下难以可靠工作.为了同时满足高动态GPS接收机动态性能和噪声抑制两方面的需要,GPS/INS紧耦合系统利用INS的信息辅助GPS接收机的载波跟踪回路.对紧耦合系统的关键技术--INS辅助GPS载波跟踪回路进行了系统分析,阐述了INS信息辅助G...     

基于DSP的高动态接收机载波捕获跟踪技术

介绍了高动态GPS接收机的码捕获与载波跟踪的原理,设计了一种基于高速数字信号处理(DSP)技术的PLL FLL环混合全数字高动态载波跟踪技术方案,同时给出了一种在连续高动态下载波跟踪算法即基于交叠离散傅里叶变换的频率跟踪算法(ODAFC),并对此算法进行了仿真验证.仿真结果证明了该算法的正确性.     

一种低复杂度GPS载波跟踪环路设计

 GPS接收机载波跟踪环路的鉴别器和滤波器设计决定了跟踪环路的性能,也在很大程度上决定了GPS接收机的性能.本文在分析了传统锁相环和锁频环鉴别器算法的基础上,提出了一种锁相锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法;同时,在研究了基于双线性Z变换积分器与矩形波数字积分器的滤波算法基础上,提出了一种基于矩形波数字积分器的锁频环辅助锁相环的滤波器算法.综合这两种新算法给出一种低复杂度的GPS接收机锁相锁频环设计方法.通过理论分析与仿真实验,证实该GPS载波跟踪环路设计不但具有良好的跟踪性能,且与传统设计方案相比具有运算量小,复杂度低,占用资源少等优点,更易于工程实现.     

GPS定位技术在航天器高动态导航中的应用问题研究

本文着重讲述了 GPS 系统在航天器动态导航中的应用问题，分析了航天器高动态环境下对 GPS 信号的捕获和跟踪所带来的影响。提出了 FFT 码快速捕获算法，以及二阶 FLL 与三阶 PLL 混合载波跟踪方案，并对码环和载波环的结构和参数的设计方法进行了说明。仿真结果和分析表明该方案能在航天器高动态环境下实现信号的快速捕获，且能较好地满足接收机动态性能和跟踪精度的要求。     

高动态GPS接收机的设计

首先介绍了全数字的高动态GPS接收机设备思路，然后给出了一种基于DSP技术的全数字，模块式C／A码高动态GPS接收机设计方案。     

基于自适应锁相环的高动态GPS信号载波跟踪算法

提出了一种基于四维卡尔曼滤波的自适应锁相环算法,并将该算法用于高动态GPS信号的载波跟踪.详细推导了卡尔曼滤波与数字锁相环之间的等效性,并给出了相应的环路更新步骤.仿真结果表明,该算法相对于采用固定增益数字锁相环的算法明显地降低了载波跟踪过程的均方根频率误差,提高了接收机的测速精度.     

高动态下GPS信号的捕获和跟踪技术研究

为检测高动态GPS信号,需要设计码环及载波环的捕获和跟踪数字系统。如何快速捕获信号,并进行精确跟踪,是问题的关键。针对高动态环境下GPS信号的捕获和跟踪问题,分析了高动态环境对GPS信号的影响,提出了FFT码快速捕获算法,以及二阶FLL与三阶PLL混合载波跟踪方案,并对码环和载波环的结构和参数的设计方法进行了说明。仿真结果和分析表明该方案能在高动态环境下实现信号的快速捕获,且能较好地满足接收机动态性能和跟踪精度的要求。     

一种星载GPS接收机设计及测试

为解决星载GNSS接收机具备高动态信号的跟踪与锁定功能,基于自行研发的星载GPS导航接收机,通过软件升级使其能够工作在LEO、GEO和更高轨道高度上,实现更快的信号捕获能力和对微弱信号的跟踪能力。文中给出了接收机的软硬件架构及功能描述,以及低轨道高动态条件下的模拟器测试结果,通过测试表明,文中给出的接收机具有高动态、微弱GNSS信号的捕获跟踪性能,具备星载搭载条件。     

基于伪码互相关特性的GPS信号捕获算法

高动态GPS接收机研究的核心是信号的捕获与跟踪算法,在接收机硬件实现时,系统性能与资源消耗直接受捕获算法的影响。结合时域滑动相关法和基于FFT的频域捕获算法各自的优点,提出一种基于伪码互相关特性的快速捕获算法,在不影响系统性能的前提下,既加快了捕获速度,又降低了资源消耗,实现了捕获速度和资源消耗二者的平衡。     

GPS接收机中的码分多址信号处理研究

介绍了基于码分多址信号处理的GPS(全球定位系统)接收机的算法和电路设计。GPS接收机电路的信号处理任务主要是对数字化后的基带扩频信号进行载波跟踪、解调、解扩、码跟踪,从而得到符号数据。着重讨论了GPS接收机中信号处理部分的COSTAS、码跟踪、帧同步生成电路三大模块的功能任务、原理、算法及其相应的电路设计。通过这些研究工作,可以进一步设计出当前应用日益普遍的GPS接收机电路,该电路具有功能全面、通用性好、可靠性高等特点。     

GPS软件接收机基带信号处理研究

GPS软件接收机相对传统硬件接收机,设计灵活,能够迅速分析、仿真、实现各类算法.本文主要针对GPS L1频率的C/A码信号,设计并实现了GPS软件接收机的基带处理部分,阐述了射频前端原理、并行码相位搜索捕获策略以及鉴频辅助跟踪环路,并推导了适应动态环境的三阶数字环路滤波器.仿真数据和实际中频数据测试表明:算法性能优越,能迅速捕获并锁定信号,获取导航数据.     

GPS接收机载波跟踪环设计与分析

针对GPS接收机载波跟踪环环宽与跟踪的动态性能问题,在分析影响GPS信号动态性能的主要参数热噪声、晶振Allan相位噪声、晶振振动相位噪声和动态应力的基础上,通过对不同阶数的锁相环、锁频环跟踪门限分析与仿真,主要解决了如何设计GPS接收机的载波跟踪环路的带宽,并使系统性能达到最佳的问题,即使用环宽为18 Hz的二阶锁相环辅助环宽为10 Hz的三阶锁频环可以跟踪动态范围小于10 g、100 g/s的高动态信号。     

基于I/Q支路相干积分观测滤波的GPS接收机信号跟踪方法

针对传统GPS接收机在弱信号环境下跟踪误差大,收敛速度慢的缺点,该文提出一种基于I/Q支路相干积分观测滤波的GPS信号跟踪方法。将接收机I/Q支路相干积分输出为观测量,应用无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)算法构建卡尔曼滤波器,得到基带数字信号处理滤波模型,闭合接收机跟踪环路。该方法能够有效减小传统GPS跟踪环路中信号参数的估计误差,提高接收机抗干扰能力和弱信号环境下环路跟踪性能。仿真对比结果表明,不同载噪比环境下相比传统GPS信号跟踪的方法,基于I/Q支路相干积分观测的信号跟踪算法能够提高跟踪精度,加快跟踪收敛速度。     

基于TDOA/FDOA相位条纹的高精度GPS信号跟踪方法

针对传统GPS接收机跟踪环路结构复杂,以及在低信噪比(SNR)、高动态条件下跟踪性能较差的问题,该文提出一种基于相位条纹斜率检测的跟踪新方法。通过采用到达时差(TDOA)的频域相位测量伪码时延,到达频差(FDOA)的时域相位测量载波多普勒频偏。该方法降低了环路实现的复杂度,同时提高了跟踪精度。仿真结果验证了该方法的有效性和稳定性,在载噪比为32 dB-Hz时,相比传统方法,基于TDOA/FDOA相位条纹法的码相位测量精度提高了60%,载波多普勒测量精度提高了31%,且在高动态环境中也能实现精确跟踪,对改善GPS接收机跟踪性能具有研究意义。