GNSS多径干扰抑制的相关器技术

相关器技术是利用相关器结构或相关函数的处理来抑制多径干扰或补偿多径误差的技术,广泛应用于全球导航卫星系统(GNSS)接收机的干扰抑制,主要包括窄相关技术、Strobe相关器、Shaping相关器、MET技术、多径不变点技术以及MEDLL技术。探讨了它们抑制多径干扰的原理和实现方式,分析了剩余跟踪误差情况,总结了相关技术的应用和发展现状。     

基于RHT斜率抑制法和自适应载波信号跟踪的多径抑制算法研究

从传统的接收机环路多径抑制方法出发,通过纠正码环相关曲线畸变和自适应载波信号更新机制跟踪弱动态载波信号两个层次,并行减缓多径效应对接收机跟踪捕获带来的延迟影响。首先,针对码环内部函数畸变带来的自相关迭代误差问题,利用机器学习领域中的随机霍夫变换(RHT)斜率检测法辅助减小窄相关器的误差;其次,设计了一种自适应阈值载波跟踪信号状态模型,用于解决高遮挡低载噪比(CNR)条件下的信号跟踪受限问题。从不同的角度将该方法与现有方法做了对比和分析,结果表明：应用RHT斜率抑制法辅助自适应增强载波信号跟踪的定位模型性能相较于传统的高分辨率技术(HRC)和卡尔曼滤波(KF)载波跟踪方法均有明显的提升,其中本文提出的方法可以在1.8 s左右的信号延迟时及时恢复载波信号失锁。此外,从最终的定位结果可知,实验场景中多径(MP)效应较强的D区域,定位误差的均方根误差(RMSE)降低了6.3 m.     

码相关参考波形技术在BOC信号接收中的多径抑制性能研究

码相关参考波形（CCRW）技术是一类通过改变码跟踪环路的本地参考信号波形来改善GNSS接收机多径抑制性能的技术的总称.本文对五种波形的CCRW技术在BOC信号接收中的应用及其码跟踪性能进行了分析仿真,其中三种技术为首次应用于BOC接收机中;文中提出了三种基于多径误差包络的多径抑制性能评估指标,并根据这些指标对五种波形的CCRW技术应用于BOC信号时的多径抑制性能进行了定量的比较,得出的结果为针对BOC信号接收机的多径抑制技术设计提供了指导方向.     

基于GNSS卫星信号的多基SAR系统性能

为解决基于GNSS卫星信号的星机多基SAR系统信噪比低的问题,提出几种改善系统信噪比的方法.分析了GNSS卫星信号源的信号特性及GPS信号的雷达模糊函数,研究其作为多基SAR系统发射信号的适用性,推导了雷达方程,并分别对点、面目标的信噪比进行分析.结果表明:作为系统照射源的GNSS信号具有良好的距离、速度分辨特性.采用适当的信号处理方法,可有效改善系统信噪比,满足多基SAR成像的要求.     

卫星导航信号设计中的抗多径性能分析

针对传统的多径误差分析方法难以对信号体制设计提供直接的理论指导,提出有限带宽条件下码跟踪多径误差的理论分析方法.在小误差假设条件下,基于线形等效模型推导了多径误差包络的理论表达式,并进行了仿真验证.仿真结果表明,当多径直达信号幅度比(MDR)为-10 dB时,该理论分析方法的偏差小于3%.在相关器间隔趋于0的极限条件下,给出了多径误差包络的理论下界表达式.结果表明:多径误差包络的理论下界取决于多径直达信号幅度比、导航信号自相关函数的一阶导数、导航信号的Gabor带宽以及波动函数;增大信号带宽和增加信号功率谱的高频分量可以减小码跟踪多径误差.     

多星座GNSS卫星轨道模型简化方法研究

为提高多星座GNSS卫星轨道模型的可视化效率,从卫星椭圆轨道的近似,统一同一星座卫星轨道半长轴长度,基于K-means算法对升交点赤经数据进行聚类划分与重新赋值这3个方面对模型进行了简化,并进行了仿真计算. 仿真结果表明,该方法的采用显著减少了需要显示的轨道数量,减少了完成模型渲染所需的时间,提高了每秒显示帧数. 多星座GNSS卫星轨道模型的可视化效率得到明显提高.      

基于精密星历的极区卫星导航系统性能分析

为填补全球四大卫星导航系统在极区无全面性能分析及比对的空白,基于精密星历,分别通过航线取点及区域分析的方法,分析了4种全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)当前星座在极区的可见性及定位精度,并比较了4种GNSS的性能,解决了现有文献中未全面分析4种GNSS、取点分析难以代表极区内整体性能的问题,为极区GNSS的应用和发展提供理论依据。分析结果表明,在不考虑外部电磁环境干扰的条件下,格洛纳斯卫星导航系统(global navigation satellite system, GLONASS)的定位精度略低于其余三者,但4种GNSS已经能够较好地覆盖极区,均满足极区定位的基本要求。因此,极区GNSS的研究方向应更侧重于如何消除极区恶劣电磁环境对GNSS的影响。     

扩频通信抗多径衰落性能及在矩形隧道模型中仿真

文章通过扩频通信技术有关性能分析和仿真,得出了扩频通信对多径干扰具有很强的抑制能力,可以有效地解决限定空间内移动通信质量急剧下降问题。     

DGPS在船舶导航定位应用中多径效应的分析

分析了ＧＰＳ多径效应的机理，论述了船舶导航定位应用中岸台与运动台多径噪声的统计特性和频谱特性。分析了非相干包络相关延时锁相环作伪距检测器时，多径噪声时延对直达信号时延估计的影响，指出动态ＤＧＰＳ工作方式时多径噪声可能达到ＧＰＳ工作方式时的倍。     

采用相关曲线偏差的导航卫星多径信号分离方法

为解决卫星导航信号中提取多径分量困难的问题,提出了一种利用相关曲线偏差(SCB)分离导航卫星多径信号的方法(MSCB)。首先建立包含多径分量的接收信号模型;然后分析SCB偏差与多径信号幅值、延迟与相位之间的关系,得到不同多径延迟条件下两种不同的SCB偏差形状;最后通过SCB拐点估计出多径信号参数。基于北斗和GPS导航卫星的实验结果表明:MSCB方法能够有效地将来自地面与卫星自身的多径分量(或类似多径分量)特征参数提取出来,将多径分辨率从米级提高到分米甚至厘米级别,其估计标准差仅为传统多径估计延迟锁定环路算法的1/6左右,为未来多径信号的建模与分析提供了一种新的有效方法。     

卫星导航增强系统中一种天线阵抑制多径方法研究

本文对卫星导航增强终端的天线阵多径抑制方法展开研究,设计多相关器数字接收机结构.天线阵各阵元接收信号数字化后,在导航接收机的每个通道内,相关处理出各阵元接收该通道跟踪卫星的载波相位,进行相干信号二维来波方向估计、数字波束形成,跟踪相应卫星信号,抑制其多径.本文研究分析了立体阵来波方向估计方法,及立体阵估计相干来波方向的去相干方法.电偶极子组成立体天线阵——球体阵,接收相干来波,体积小,结构紧凑.X,Y,Z轴三个线阵分别采用前后向平滑技术去相干,组成去相干后的接收数据相关矩阵,用MUSIC方法估计出相干来波的二维方向,不需要对估计出的来波方向进行匹配.结合卫星直达信号来波方向的导航电文处理结果,确认多径的来波方向.本文仿真中用估计出的卫星直达信号来波方向和多径信号来波方向形成权值,使天线阵波束形成指向卫星直达信号方向,零陷指向多径入射方向,抑制多径干扰.     

一种消除多径对Galileo系统跟踪影响的新方法

为了消除多径对Galileo系统的影响,提高定位精度,介绍了一种抑制多径影响的新方法--高分辨率跟踪技术,并将其应用在多径跟踪抑制方面.主要通过介绍Galileo系统的BOC(binary offset carrier)信号、多径对BOC信号相关特性的影响以及多径对Galileo跟踪性能的影响,给出用高分辨率技术来进行多径抑制的方法.仿真结果显示,高分辨率跟踪技术对多径有很好的抑制能力.     

一种消除多径对Galileo系统跟踪影响的新方法

为了消除多径对Galileo系统的影响,提高定位精度,介绍了一种抑制多径影响的新方法——高分辨率跟踪技术,并将其应用在多径跟踪抑制方面。主要通过介绍Galileo系统的BOC(binary offset carrier)信号、多径对BOC信号相关特性的影响以及多径对Galileo跟踪性能的影响,给出用高分辨率技术来进行多径抑制的方法。仿真结果显示,高分辨率跟踪技术对多径有很好的抑制能力。     

基于SoC的GNSS接收机多系统兼容技术研究

分析了GPS,GLONASS,BD,Galileo多系统兼容的意义、可行性和关键问题,提出了基于SoC的GNSS接收机多系统兼容方法,通过中频采样技术、扩展时频二维展开的微弱信号快速捕获技术及基于存储码技术的相关通道、基于SoC的信号处理等方法,解决多系统在采样、捕获、跟踪、处理等方面的兼容问题;前端配备兼容型天线和射频,实现了多卫星导航系统兼容;并给出了基于SoC的GNSS接收机多系统兼容的实现结构及处理流程,搭建验证系统,实现了对各导航信号的兼容跟踪.     

GNSS诱偏系统转发器的布阵高度分析

在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）转发诱偏系统中,系统响应存在实时性差的问题,这会造成转发的导航参数与真实运动状态存在变化率的偏差。为分析该偏差与转发器布阵高度的关系,将真假点位移变化量的二范数作为映射偏差的评价指标并构建了目标函数,推导了目标函数最小化求解过程。得到布阵高度与系统映射偏差成负相关的结论,并通过对接收机运动轨迹和邻域映射情况的仿真实验,验证了结论的正确性。该结论为诱偏系统减小映射偏差提供了优化的理论依据。     

基于时频分析的GNSS连续波干扰检测

GNSS(Global Navigation Satellite System)信号在传播的过程中会受到各种连续波的干扰,以至于接收机很难根据GNSS信号进行准确的导航和定位。GNSS接收机接收到的信号是近平稳或者非平稳的,其统计量是时变函数。因此只了解信号在时域或频域的全局特性是远远不够的,还需要知道信号频谱随时间变化的情况。为了分析和处理非平稳信号,文章引入了时频分析的方法,利用其可以同时描述信号在时间和频率的能量密度和强度;通过短时傅里叶变换和Wigner-Ville分布分别处理被连续波干扰的GNSS信号,它们都能够捕获GNSS信号中连续波干扰的频率,再通过滤波器滤除连续波的干扰;利用Wigner-Ville分布和短时傅里叶变换,通过Matlab仿真分别检测GNSS信号中连续波干扰的频率,并比较两者性能的差异。     

基于北斗的地基增强系统飞行试验性能分析

地基增强系统（GBAS）以其全天候、减少飞行成本、提高机场吞吐量等优点,被视为下一代民航飞机主要的进近和着陆引导方式。本文在详细分析国内外基于GPS的GBAS系统相关资料的基础上,构建了基于北斗的GBAS系统,并在黑龙江鸡西市鸡西机场（JXA）进行了基于北斗GBAS的飞行实验。通过对基于BD与GPS的地基增强系统监测数据及保护级数据处理与对比分析,实验结果初步表明北斗卫星可以代替GPS作为中国下一代的GBAS导航源,并且本系统计算的完好性数据能够满足RTCA（航空无线电技术委员会）规范中对CATI类进近要求的定义。     

多径信道下的OFDM信号带宽盲估计

针对传统的正交频分复用（OFDM）信号的带宽估计方法在低信噪比多径信道下,估计精度低且计算量大的问题,提出一种OFDM信号带宽盲估计方法.本方法首先根据接收到的观测信号建立自回归（AR）模型,通过AR模型计算信号的功率谱;然后将其功率谱等效成矩形谱,并将矩形谱的带宽作为OFDM信号的估计带宽;最后通过多次循环求统计平均...