GPS软件接收机实时化设计与实现

提出了基于软相关的12通道GPS软件接收机实时化的改进方法,主要针对耗时较多的信号检测模块和相关器进行算法优化和程序优化,并给出了改进前后的实际运行结果和性能分析,表明了所提出的优化方法是行之有效的。采用这些方法改进之后,实现了12通道实时接收的GPS软件接收机。     

基于VC++的GPS软件接收机设计

由于GPS软件接收机具有需要硬件资源极少、可移植性强、开发新算法成本低等诸多优点,成为了新一代GPS接收机研制的热点.完成了基于快速傅里叶变换(FFT)算法的卫星信号的捕获算法、基于混合载波跟踪环的载波跟踪和码跟踪算法、卫星星历数据的提取及卫星状态解算算法和伪距测量算法等算法的仿真验证,介绍了基于VC++的GPS软件接收机的设计方法和过程.该软件接收机可以输出各个通道跟踪到卫星信号的载波频率、伪码频率及伪距,卫星星历及卫星状态,接收机的位置、速度信息以及各种DOP值等诸多信息.最后,给出了所开发的GPS软件接收机在实际GPS数字中频信号下的定位结果.结果表明,该软件接收机的定位误差在20 m以内.该GPS软件接收机系统采用纯软件的方法实现了硬件GPS接收机数字中频信号后的所有功能,算法修改灵活,可为进一步研究GPS接收机的各种算法提供一种方便快捷的仿真平台.     

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。     

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.     

基于SOPC实现扩频信号的捕获与跟踪

扩频信号的捕获与跟踪是扩频接收机进行定位解算的基础,提出了利用FPGA内的嵌入式软核Niosll在单片FPGA内实现扩频信号捕获与跟踪的设计方案.详细分析了该方案的匹配滤波器、相关器、载波跟踪环和码跟踪环设计和实现方法.给出了根据该设计对实时的GPS信号的捕获跟踪测试结果.结果表明,该设计能够实现对扩频信号的实时捕获与跟踪,相比利用FPGA+DSP方案实现扩频信号的捕获与跟踪,具有可重构性好,硬件开发难度低,接收机体积小等优点.     

一种改进的GPS弱信号跟踪算法

针对目前GPS(全球定位系统)软件接收机中常用的跟踪环路难以跟踪弱信号的缺点,结合卡尔曼滤波技术,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的GPS弱信号跟踪算法.该算法通过改进传统卡尔曼滤波的观测方程,提高了信号估计精度.仿真结果表明,在载噪比低至23 dB· Hz的GPS信号跟踪条件下,传统跟踪环路已无法跟踪信号,但该改进的跟踪方法仍能跟踪.总体来说,该改进算法可用于GPS弱信号的跟踪,也可以用于其他GNSS(全球卫星导航系统).     

基于软件的GPS信号捕获跟踪算法研究

对GPS软件接收机的捕获和跟踪部分进行了研究。对于捕获模块,通过对常用串行搜索捕获算法和并行频域搜索捕获算法的比较和分析,提出了一种新型并行码相位搜索捕获算法;对于跟踪模块,提出采用非相干延迟锁相环对码进行跟踪,同时采用Costas环对载波进行跟踪;最后,从捕获和跟踪的GPS信号中提取出导航电文,并根据电文中的参数计算出了用户的位置坐标,并在Matlab中对用户的位置坐标进行了定位解算验证。     

GPS软件接收机关键技术研究及实现

研究了GPS软件接收机的关键技术和具体实现。设计并实现了一种基于FFT的码相位并行的快速信号捕获方案：介绍了码跟踪环与载波跟踪环的算法流程并详细推导了伪距及精密伪距的计算过程,在建立载体运动模型的基础上运用卡尔曼滤波对定位结果滤波处理,提高了定位精度,减小了定位方差。通过实验,验证了文中软件接收机算法的可行性,接收机定位精度较高,定位均方差较小。     

基于FPGA和ARM的GPS信号处理平台

介绍了GPS信号处理平台的具体实现.该平台采用GP2015芯片作为GPS接收机的射频前端,在FPGA上采用Verlog硬件描述语言实现GPS信号12通道相关器,采用基于ARM7核的微处理器实现GPS信号的基带处理,在上位机显示处理结果.最终测试结果表明该GPS信号处理平台成功实现了对GPS信号的捕获与跟踪,能够实时显示卫星方位与用户坐标,扩展性强,应用前景广阔.     

弱信号环境下北斗导航接收机位同步算法研究

为了满足在弱信号环境下的使用并提高接收机跟踪灵敏度,在接收机中采用锁频环进行载波跟踪是非常有必要的。由于锁频环并不对相位进行跟踪,造成相关器的能量不集中在同相支路,而是同相/正交支路均包含有信号能量,致使传统接收机的同步算法无法使用。为了解决弱信号环境下的同步问题,提出了2种新同步算法,进行了理论推导和算法描述,在实际接收机中完成了实现,并给出了测试结果。结果表明,2种新同步算法在弱信号环境下均能实现比特同步和帧同步,是一种行之有效的同步算法。     

数字中频GPS信号软件模拟器设计

在对中频GPS信号理论建模与分析的基础上,采用Matlab/Simulink构建了一种精确的数字中频GPS信号软件模拟器,考虑了噪声、欠采样以及接收机时钟误差等的影响.软件模拟器的实现采用Matlab代码编程与Simulink模型混合的方式,方便了不同算法的实现.与传统的GPS信号模拟器相比,文中设计的软件模拟器具备设计灵活、可扩展、易于使用等诸多优点.     

Multipath error mitigation based on wavelet transform in L1 GPS receivers for kinematic applications

GPS positioning issue has been experienced a surge of interest for multipath mitigation in the past few years. Multipath disturbance is a challenging error in high precision GPS positioning particularly in kinematic mode where the moving receiver undergoes different multipath circumstances. Diverse hardware and software approaches have been implemented to reduce this error in both static and kinematic modes. We have proposed an algorithm to alleviate C/A code multipath in kinematic mode. Our proposed scheme falls into software group where wavelet transform (WT) has been used as the main basis. Of course, we have used stationary wavelet transform (SWT) as the key idea of our proposed method that makes it possible to investigate all frequency sub-bands. Consequently, it would be possible to extract multipath disturbance since it is considered to be a low frequency term. After applying SWT to double difference (DD) residuals, the multipath error is extracted and used to correct DD observations. In this paper, we have designed three experiments to study our proposed method efficiency under different conditions in comparison with existing algorithms.     

Real-time generation of bit-wise parallel representations of over-sampled PRN codes

An algorithm has been developed that maps pseudo-random number codes onto a set of sample times and stores the results in a bit-wise parallel format. It allows bit-wise parallel software correlation of code-division multiple-access signals to be carried out using long pseudo-random number codes. Bit-wise parallel algorithms speed up software correlation by operating in parallel on multiple samples. The new algorithm uses table look-ups to over-sample a pseudo-random number code. It reduces the PRN code memory requirements of a GPS software receiver by a factor of 3.8 or more, maintains operational efficiency, and keeps code distortion low.     

基于MATLAB集成环境的GPS接收机设计

提出了基于MATLAB集成环境下的GPS(全球定位系统)接收机设计方法。详细介绍了在MATLAB集成环境下GPS接收机仿真平台构建的基本方法,给出了完整的设计流程和系统仿真框图,在此基础上分析了GPS接收机仿真和实现的各个环节,说明了各模型在仿真中的实现方法,及其代码生成方法。结果表明,利用该方法可高效可靠地完成GPS接收机仿真、算法验证和实现,可对GPS接收机的设计、接收算法的研究提供有效的帮助。     

软件GPS接收机弱信号捕获方法

为了提高软件GPS接收机弱信号捕获能力,研究了软件GPS接收机弱信号捕获的方法,分析了非相干积分的损耗和增益,通过非相干积分方法提高接收机灵敏度,对于存在多普勒频移的信号采用频率补偿方法改善非相干积分效果,采用实验方法确定检测门限,达到较好的检测效果。采用平方法测量精确频率,分析了不同条件下平方法的输出增益,仿真实验证明,合理选择数据长度和求和时间可以较大程度地改善频率分辨率。     

Narrowband Interference Mitigation in Impulse Radio

Impulse radio (IR) systems have drawn attention during the last few years. These systems are planned to coexist with narrowband systems without interfering them. Nevertheless, the narrowband systems can cause interference which may jam the IR receiver. This letter analyzes a low-complexity narrowband interference (NBI)-mitigation algorithm for IR systems, based on minimal mean-square error combining. Theoretical analysis reveals that these algorithms nearly eliminate the NBI. The concept is also extended to the case where the receiver has more correlators than channel taps.     

软件GPS接收机关键技术研究

介绍了一种运用了软件无线电技术设计的新型GPS接收机，对软件GPS接收机实现的可行性进行了分析，同时还描述了这种接收机的实现模型，介绍了其中的关键技术，并提出了软件部分采用的一些算法。此外，展望了它的发展前景。     

高动态GPS中频信号仿真及验证

在研究在高动态条件下GPS软件接收机信号处理算法时,需要对高动态GPS数字中频信号进行仿真。本文在分析GPS数字中频信号数学模型的基础上,针对高动态载体接收的GPS信号深入研究,提出了一种高动态信号仿真方法,详细阐述了信号仿真的步骤,在MATLAB上实现了对GPS数字中频信号的仿真,最后在GPS软件接收机上验证了中频仿真信号。检验结果表明,本文提出的仿真方法可以为研究高动态GPS软件接收机算法提供可靠的信号源。