一种改进的高动态GPS载波组合跟踪环路算法

在高动态的接收环境下,GPS接收机接收信号载频上会产生很大的多普勒频移及其变化率,传统的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪。在综合分析了常规跟踪方案的利弊后,提出一种新的基于四相鉴频（FQFD）牵引的二阶叉积自动频率控制环（CPAFC）辅助三阶锁相环（PLL）高动态跟踪环路算法。通过美国喷气推进实验室（JPL）高动态载体模型测试表明,该算法在高动态环境下不仅能快速牵入和锁定载波信号,而且在高达100g/s的加加速度作用过程中能持续、精确跟踪,实现导航电文的正常解调。     

扩频接收机中改进的锁频方案

利用叉积自动鉴频进行锁频时,为了得到正确的频率误差需要消除基带信息翻转的影响。提出了一种频率锁定的改进方案,基于该方案提出了一种用相关能量进行误锁检测的方法。该方案的鉴频对象从相邻的两个伪码周期信号换成同一个伪码周期内相邻的半个伪码周期信号,无需利用点积项消除信息比特符号翻转的影响。利用Matlab对方案进行了仿真,分析了工作范围及抗噪性能,给出了基于FPGA的实现方案。实验数据表明：此方案的线性鉴频能力提高一倍,前端捕获间隔可以增大一倍,在同等频偏条件下,捕获时间缩短一半。频率误锁检测可在误锁发生过程中完成,并在2-3个信息比特内将载频调整至正确的频率上。     

高动态多普勒条件下载波的捕获与跟踪算法研究

本文介绍了一种高动态多普勒条件下载波的捕获与跟踪算法。使用又积鉴频法对载波作初捕，实现载波的快速捕获，利用锁频锁相环实现对载波的精确跟踪。分析了噪声及载波动态性对环路的影响。仿真结果验证了该方法的正确性及有效性。     

高动态短时突发扩频信号的快速捕获

针对低信噪比和大多普勒频移环境下,短帧突发直接序列扩频通信系统要求在短时间内以很低虚警和漏警概率捕获信号这一难题,设计了仅使用独特码的短时突发扩频信号帧结构,在接收端将扩频码与独特码作为一个复合扩频码看待,提出了基于FFT的高动态突发信号捕获方法,可同时快速完成突发信号检测、扩频码捕获、频偏估计、帧同步检测和位定时捕获等任务。仿真结果表明:该算法能有效消除多普勒频移对短时突发扩频信号捕获性能的影响。     

高动态GNSS导航接收机中扩展卡尔曼跟踪算法的研究

针对高动态GNSS导航接收机跟踪环节中动态性和噪声性能的问题,该文提出一种基于信号参数估计结构的扩展卡尔曼跟踪环。该文首先对高动态GNSS信号进行建模,使用扩展卡尔曼参数估计来实现载波跟踪,并用载波多普勒辅助码环,有效地提高了高动态导航接收机的跟踪性能。仿真结果表明,相比传统上的锁频环辅助锁相环,该文提出的环路具有更小的跟踪误差以及更好的噪声特性。     

高动态信标信号的数字FLL技术研究

针对低载噪比条件下高动态信标信号的频率跟踪,分析了传统锁频环的性能及其在低载噪比下的应用局限,进一步给出了基于快速傅里叶变换（FFT,Fast Fourier Transform）鉴频的二阶锁频环设计方法,实现了低载噪比下的载频快速捕获与跟踪。计算机仿真结果表明,输入载噪比为35 dB/Hz、采样率为4 MHz的条件下,基于FFT鉴频的锁频环对高动态信标信号的捕获时间小于0.2秒。     

高动态低信噪比下扩频信号捕获算法研究

分析了高动态对扩频信号捕获的影响因素,针对低信噪比、高动态的双重条件对捕获时间的严格要求,提出了一种基于二次捕获的高动态低信噪比下扩频信号快速捕获方法,能够缩短捕获时间,快速进行扩频伪码相位、载波多普勒频率以及载波多普勒频率变化率的捕获.     

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。     

高动态扩频信号的载波跟踪技术研究

针对高动态环境下扩频信号的载波捕获与跟踪问题，本文分析了多普勒频移对锁相环、锁频环以及环路滤波器设计的影响，以及高动态环境中载波快速捕获问题，在此基础上提出了一种数字复合软环的设计方法，计算机仿真结果表明这种数字复合软环能有效地解决载波快捕与精跟踪的问题．     

高动态星跟踪方法

阐述了高动态星敏感器星图的特点,指出了目前星跟踪方法的不足。针对这些不足,提出了一种基于卡尔曼预测的高动态星跟踪方法。根据高动态星敏感器运动特性,建立了星体目标在图像坐标系下运动模型,根据星体运动模型,对卡尔曼滤波器进行了自适应修正。利用经自适应修正的卡尔曼滤波器预测出参考星位置,再利用临星逼近法进行跟踪匹配。最后给出了利用上述方法进行星体位置预测及星跟踪结果。实验结果表明,在5（）/s动态条件下星体位置预测偏差小于5像素,星跟踪成功率高于95%,并且载体动态特性的变化对星体跟踪成功率影响较小。     

基于CKF的高动态载波跟踪算法研究

CKF是一种新型非线性高斯滤波算法,它依据三阶容积准则,使用数值积分来近似加权高斯积分,无需对非线性模型进行线性化,具有较高的精度和较好的鲁棒性。在传统的锁频加锁相载波跟踪环路的基础上引入了CKF,对载波相位误差、载波频率误差、载波频率变化率误差等参数进行估计,同时将CKF与UKF算法进行了仿真比较。结果表明,在高动态环境中CKF算法对接收机动态信号的跟踪性能优于UKF算法。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器( FQFD )算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波( Binary Offset Car-rier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。     

一种新的基于FFT的高动态扩频信号捕获方法

由于传统的伪码捕获方法对高动态大多普勒信号捕获困难,提出了一种基于FFT的并行搜索多普勒频偏和伪码相位的快速捕获方法.该方法考虑了高动态下多普勒频率的变化率,先通过延时自相关捕获并补偿多普勒频偏及其变化率,再使用FFT伪码循环相关捕获码相位,最后用MATLAB进行了仿真,验证了该方法的正确性和有效性,该方法适用于大多普勒频偏范围和快速捕获要求.     

基于FPGA的跳频系统快速同步算法设计与实现

同步技术是跳频系统的核心。本文针对FPGA的跳频系统,设计了一种基于独立信道法,同步字头法和精准时钟相结合的快速同步方法,同时设计了基于双图案的改进型独立信道法,同步算法协议,协议帧格式等。该设计使用VHDL硬件语言实现,采用Altera公司的EP3C16E144C8作为核心芯片,并在此硬件平台上进行了功能验证。实际测试表明,该快速同步算法建立时间短、同步稳定可靠。     

基于MPF的惯性导航系统快速对准技术

针对目前应用于惯性导航系统初始对准中的扩展卡尔曼滤波存在对准精度低、时间长的缺点,提出一种基于模型预测滤波的快速对准技术。该方法将惯性器件测量误差视为模型误差使用MPF进行实时预测,并以此来修正惯性导航系统的平台误差角。这样,MPF不仅有效提高了平台误差角的估计精度,而且降低了系统状态变量的维数,大大缩短了初始对准时间。仿真结果表明,MPF在平台对准精度和快速性方面均明显优于EKF,初时对准时间仅是EKF的10%,而对准精度却高于EKF。     

高动态条件下伪随机码信号相关函数研究

在扩频接收机中,受发射机和接收机之间的相对运动和时钟频率不稳定等动态因素的影响,接收伪码和本地伪码之间会存在一定的频移。本文推导并验证了频移条件下的伪随机码信号相关函数及其均值公式,在此基础上分析了频移对伪随机码信号相关函数的影响,包括主瓣展宽、峰值移位和损耗等现象。本文的结论为高动态接收机伪码同步技术提供了理论基础。     

基于前向结构的高动态突发信号载波同步算法

为实现高动态突发通信系统载波快速同步,提出了一种新的基于前向结构的突发信号载波同步算法,采用多级处理方案分级实现多普勒变化率、多普勒频偏及载波相位的估计及恢复.理论分析及数值仿真表明,在高动态低信噪比条件下,新算法的载波同步信噪比损失小于1 dB,且对多普勒变化率及信号电平参数不敏感,实现复杂度低,能够满足高实时性应用需求.     

基于扩展卡尔曼滤波的GPS动态测速算法

为使车载GPS测速精度满足应用于汽车电子控制系统的要求,提出一种对包含白噪声的时变GPS位置数据采用扩展卡尔曼滤波进行测速算法。通过扩展卡尔曼滤波和位差法融合对实车采集到的汽车位置等信息进行处理得到行车速度。通过实验结果对比分析,基于扩展卡尔曼滤波的测速算法比位置差分法的均方差提高了92.499%,测速精度明显提升。     

A fast adaptive resonance suppression scheme for high-damping system using R-SDFT detection

Adaptive notch filter resonance suppression scheme is widely used in high-performance servo drivers. For high-damping system, the deviation between resonant and oscillation frequency will cause a long sustained vibration in traditional suppression schemes, which may damage the precision machine irreparably. To reduce the harm of sustained vibration, a fast adaptive notch filter scheme based on range-shifted discrete Fourier transform (R-SDFT) is proposed. Different from the traditional scheme, the new one eliminates the deviation between resonant and oscillation frequency by notch filter other than the low-pass filter, which massively simplifies the suppression process and reduces the number of oscillation frequency detection required. Meanwhile, an oscillation detection method based on R-SDFT is presented to shorten the time of the detective process through interval detection and prediction strategy. Compared with the traditional strategy, the experimental results demonstrate that the proposed adaptive suppression scheme can reduce the oscillation time by more than half.     

高动态下长周期扩频信号快速捕获技术的研究

高动态下长周期直扩信号由于大的多普勒频移影响捕获时间极长,提出了一种高动态直扩系统中长周期伪码信号的快速捕获方法,该方法利用复数FFT与窗函数卷积以及相干累加来实现,适合于多速率数据调制以及大频偏下低信噪比直扩信号的接收,捕获时间短,且易于硬件实现。实验结果表明,该方法在多普勒范围为-250~＋250kHz、低信噪比条件下快速实现捕获。