基于INS辅助的高动态GPS接收机算法研究

通过对弹载GPS接收机在实际应用中遇到问题的分析,提出了INS(inertialnavigationsystem)辅助GPS接收机的算法。采用不同性能的INS直接辅助GPS接收机,可以使弹载GPS接收机在多普勒频率发生较大变化时仍然保持锁定,而且陀螺漂移误差为0.01°/h的INS辅助GPS接收机后的动态应力误差比未辅助时减小了90%以上,提高了跟踪性能。对陀螺漂移误差为25.2°/h的INS进行紧耦合校正,并用校正后的结果辅助GPS接收机,动态应力误差比未校正前减小了20%以上。仿真结果表明,该算法在高动态环境下仍然可以使环路带宽足够小,在满足接收机动态性能的情况下,也保证了噪声性能。     

GPS/INS 超紧组合环路信息耦合模型及机理分析

在对不同GPS/INS超紧组合模型特点分析的基础上构建超紧组合中惯性与卫星环路信息耦合模型,提出了环路复制信号参量的外部控制方法,论证了超紧组合模型中环路信息与惯性导航结果的耦合机理.最后,进行了超紧组合耦合实验验证和分析,结果表明,超紧组合系统环路信号参量偏差与惯性状态误差间有着紧密的内在联系和深层次的耦合机理.     

高动态下GPS信号跟踪环路的仿真研究

GPS信号跟踪过程是GPS接收机的核心组成部分,它是将捕获阶段得到的各项参数进行精确估计的过程,实现本地生成信号与输入信号的准确同步。以高动态环境为前提,模拟生成GPS信号,改变卫星信号的加加速度,模拟高动态下所引起的多普勒频移,分别使用传统跟踪环路与扩展卡尔曼滤波环路对信号进行跟踪。仿真结果显示,扩展卡尔曼滤波跟踪环路更加稳定,精度有所提高。     

基于模糊控制的GPS高动态载波跟踪算法

卫星导航接收机载波跟踪环路通常采用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式,传统FLL辅助PLL载波跟踪环路中,FLL与PLL同时工作,载波环无法根据载体动态进行调整,充分发挥出FLL与PLL的优势,因此,提出一种基于模糊控制的FLL辅助PLL(FAFPLL)载波跟踪环路结构,其关键是对PLL和FLL的环路增益进行调...     

FLL辅助PLL载波跟踪环路误差分析

在GPS接收机中,为了跟踪多普勒变化率,需要采用三阶锁相环;为了增大跟踪的动态范围需要锁频环进行辅助跟踪。为了分析二阶锁频环辅助下的三阶锁相环的跟踪误差,建立了环路的数学模型,重点分析和推导了环路的热噪声误差。通过Simulink仿真验证了误差公式的正确性,为以后的环路优化提供了参考。     

基于多载波环融合的GPS高动态信号跟踪方法

研究全球定位系统(GPS)导航高动态接收跟踪信号精度优化问题,针对GPS在高动态环境下信号跟踪精度不高,并容易失锁的问题,提出了一种新的跟踪方法。基于锁相环,锁频环,四象限反正切鉴频器和锁频环辅助锁相环构建多载波环相融合的跟踪环,利用频率和相位判决因子,调整选用不同跟踪环更新本地载波频率发生器以实现稳定跟踪。仿真结果表明,提出的方法在环路噪声带宽较小的情况下能够成功地跟踪加速度为150g的超高动态GPS信号,并在高动态环境下提高了GPS信号的跟踪精度,为多载波设计提供了参考依据。     

INS加速度信息辅助GPS载波跟踪方法研究

为了解决GPS接收机载波跟踪环路在高动态环境下很容易失锁的问题,提出了一种利用INS加速度信息来辅助接收机跟踪环路的方法。该方法利用INS和GPS组合滤波后的信息以及INS的加速度信息,计算多普勒变化率,加入到跟踪环路中,为载波跟踪提供辅助。文中通过仿真实验,完成了对该GPS定位精度以及跟踪环性能的分析验证。实验结果表明,利用INS加速度信息辅助GPS接收机,有效地降低了动态对载波环的影响,提高了载波环的动态跟踪性能,同时通过降低载波环噪声带宽,提高了载波环的跟踪精度。     

基于RAEKF的GPS/INS紧组合导航方法研究

针对GPS/INSS组合导航系统对高精度和高可靠性需求不断提升的现状,考虑载体运动复杂性导致运动过程中噪声数学统计特性无法精确确定,且滤波结果易受观测粗差影响的问题,提出一种抗差自适应扩展卡尔曼滤波(Robust Adaptive Extended Kalman Filter,RAEKF)方法。基于惯性导航、卫星导航原理与误差模型确定紧组合工作模式下的卡尔曼滤波数学模型;推导常用EKF模型并构造抗差自适应卡尔曼滤波,通过自适应调整观测值的使用权重提高滤波精度,结果表明抗差自适应滤波能有效抑制粗差对导航结果的影响。     

基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法

针对传统全球定位系统(GPS)接收机在高动态环境下跟踪性能不理想,提出一种基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法。利用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式代替传统单一跟踪环路,通过卡尔曼(Kalman)滤波器对接收机各跟踪通道中频信号进行综合处理。根据多条跟踪通道的伪距和伪距率残差对系统状态参量进行综合估计,并搭建Kalman滤波器的状态方程和量测方程,给出了跟踪环路反馈量,与传统标量跟踪模式下的跟踪性能进行了对比。仿真结果表明,基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法进入稳态时间减小了100 ms,位置误差精度提高了5 m,速度误差精度提高了近3 m/s,在接收机用户快速运动的环境下,能够很好地处理高动态信号。     

高动态及微弱信号环境下GPS信号捕获方法

研究优化导航信号精确性问题,由于信号在传输过程中有损耗,传统捕获GPS信号的方法都是采用执行相干积分和非相干积分,但是非相干积分会带来非相干积分损耗,降低了接收机的灵敏度,不利于微弱信号的捕获.为了提高信号捕获精度和概率,提出一种FFT的GPS信号最佳数据组合捕获算法,并给出了算法的理论依据和具体捕获的流程.经仿真证明,算法能提高接收机的灵敏度,并且能有效提高信号的检测概率,表明了新提出算法的有效性.     

变带宽技术在变速采样系统中的应用

阐述了基于锁相环的跟踪采集技术在变速采样系统中的应用 ,通过设置双时间常数来动态地改变锁相环的带宽 ,使之能有效地快速、精确跟踪输入信号频率的变化 ,满足了变速采样的需要 ,并且给出了详细的实现方法和理论依据     

锁相环电压-频率-窄脉冲转换特性的改善及应用

介绍锁相环 (PLL)电压 -频率 -窄脉冲转换原理及其微功耗机制 ,并结合集成锁相环路特性及其随环境温度的变化 ,提出了优化锁相环线性度的方案和改善频率 -温度特性的温度补偿电路。该电路已应用于光纤光推动高压电流传感器的测量探头中 ,其功耗小于 0 .3mW。     

载波跟踪环路统计特性分析的欺骗检测方法

针对现阶段大部分卫星导航接收机跟踪阶段的欺骗检测方法只能检测单欺骗源发射的欺骗信号的问题,提出一种基于载波跟踪环路统计特性分析的欺骗检测方法。首先分析了跟踪阶段已有欺骗检测方法的不足;其次,建立了接收机正常接收信号模型和欺骗信号入侵后接收信号模型,对真实信号与欺骗信号的复合信号的统计规律进行了分析。理论分析表明,当欺骗信号与真实信号存在频差时,检测算法能够通过I路信号的幅度变化检测出欺骗信号。仿真结果表明,在接收机能接收到的正常载噪比范围内（28 dB·Hz~50 dB·Hz）,在2%的虚警概率下能够达到100%的检测概率。算法能够检测多欺骗源发射的欺骗信号,且检测性能比已有方法得到了提升（在载噪比相同的情况下,检测性能提升约1 dB;在干信比相同的情况下,检测性能提升约4 dB）。     

锁相环中鉴相器结构特点及其与压控振荡器的关键使用技术

以锁相环(PLL)中重要的IC为例,介绍了片内鉴相器不同类型的结构特点,分析了常用鉴相器(PC)的"死区"以及压控振荡器(VCO)与鉴相器之间的相互干扰原因,并从实际出发提出了相应的改进措施。最后,还提出了有关扩展压控振荡器的频率范围和改善其控制电压的关键技术。     

A low power and small area all digital delay-locked loop based on ring oscillator architecture

A 133-500 MHz,5.2 mW @500 MHz,0.021 mm2 all digital delay-locked loop(ADDLL)is presented.The power and area reduction of the proposed ADDLL are achieved by implementing a high frequency ring oscillator(ROSC)to count the reference clocks such that the one-clock cycle delay chain and the phase detector in a conventional Master block are no longer needed.The proposed ADDLL has better immunity to PVT(process,voltage,and temperature)than most conventional DLLs,which do not update the control word signals after the locking process,since the control signals for slave delay line are updated in every 256 reference cycles.Fabricated in 0.13 um CMOS process,the measured RMS jitter is 10.83 ps at 500 MHz while the RMS jitter of the input signal is 9.97 ps.     

基于荧光寿命法的溶解氧检测系统设计

依据荧光猝灭原理,分析了荧光寿命和水体溶解氧浓度的关系特性,研究了荧光寿命的锁相环检测技术,设计了基于ADuC841单片机和锁相环放大电路的新型荧光寿命法溶解氧检测系统.测量精度为0.01 mg/L,稳定性好,灵敏度高,响应时间小于30 s,并且不受外界杂散光和光源波动的影响,可实现水体溶解氧的原位、实时、在线监测.     

基于相位控制的硅微机械陀螺驱动控制技术

全面分析、研究并实现了一种基于相位控制的硅微机械陀螺(Silicon micromechanical gyroscope, SMG)驱动控制技术. 分析了硅微陀螺驱动模态的动力学特性,阐述了相位控制方案的基本原理; 在此基础上建立了控制环路,采用自激振荡理论分析了其稳定性; 建立了环路的相位模型,引入特异因子实现相位控制误差到频率差 (工作频率与驱动模态谐振频率之差)的转换; 建立了对应于相位控制环路的频率模型,当环路滤波器为一阶模型时, 与传递函数为二阶的信号跟踪锁相环(Phase locked loop, PLL)不同,总的闭环模型仅为一阶; 最后基于FPGA平台,采用线性鉴相方式设计了数字化相位控制环路, 并结合幅值控制实现了双闭环驱动控制电路.测试结果表明, 该方案可实现硅微陀螺驱动端的高精度控制.