采用副载波参考波形方法的GNSS双载波环多径抑制技术

为了实现对高阶二进制偏移载波(BOC)信号的无模糊和抗多径接收,将码相关参考波形的闸波设计思路应用于GNSS双载波环路接收方法的副载波锁相环。在副载波锁相环中引入设计的闸波参与信号的相干积分过程,使双载波环法具备抗多径性能且不需要额外引入相关器。对该设计方法的理论和具体实现进行阐述和分析,从副载波多径误差包络和跟踪精度两方面对改进的双载波环路方法性能进行评估。仿真结果显示,采用的算法与双载波环路法相比,可以降低BOC(1,1)信号81.1%的副载波多径误差包络面积以及BOC(14,2)信号75.1%的副载波多径误差包络面积。但是,改进的双载波环路法会带来-6 dB的相干积分后载噪比损失,降低跟踪精度。因此,在闸波参数设计上,需要谨慎选择以平衡算法的多径抑制和跟踪精度性能。综合来看,该方法适用于解决非弱信号条件下及多径环境下的高阶BOC信号接收问题。     

GPS时分二进制偏移载波调制信号的高精度无偏抗多径算法

二进制偏移载波调制信号将在卫星导航系统中得到广泛应用。全球定位系统的L1C信号导频分量采用了时分二进制偏移载波调制,对此信号直接采用码参考波形算法消除多径时的鉴别曲线收敛点存在偏差,从而影响测距偏差。因此,提出一种时分二进制偏移载波调制信号的高精度无偏抗多径算法。通过时分的方式分别生成针对BOC(1,1)和BOC(6,1)分量的本地闸波,以保证鉴相函数在码相位无偏差时等于0。由于更好地利用了BOC(6,1)信号分量,该技术在实现无偏跟踪的同时,还能提高跟踪精度。     

基于副载波参考波形方法的GNSS双载波环多径抑制技术

为了实现对高阶BOC信号的无模糊和抗多径接收,本文将码相关参考波形的闸波设计思路应用于GNSS双载波环路接收方法的副载波锁相环,通过在副载波锁相环中引入设计的闸波参与信号的相干积分过程,使双载波环法具备抗多径性能,同时该方法并不需要额外引入相关器。本文对该设计方法的理论和具体实现进行了阐述和分析,从副载波多径误差包络和跟踪精度两方面对改进的双载波环路方法性能进行了评估。仿真结果显示,采用的算法与双载波环路法相比可以降低BOC(1, 1)信号81.1%的副载波多径误差包络面积,以及BOC(14, 2)信号75.1%的副载波多径误差包络面积。但是,改进的双载波环路法将带来-6dB的相干积分后载噪比损失,降低跟踪精度。因此,在闸波设计参数设计上,需要谨慎选择以平衡算法的多径抑制和跟踪精度性能。综合来看,该方法适用于解决非弱信号条件下及多径环境下的高阶BOC信号接收问题。     

带限信道中准相干码相关参考波形技术多径抑制性能分析

码相关参考波形(CCRW)技术以其设计灵活、抗多径性能优异等特点成为卫星导航多径抑制研究的热点,但目前相关文献在分析CCRW技术时常假设单边信道带宽无限或远大于扩频码率,且仅研究特定参考波形的性能,缺乏具有工程指导意义的定量结论.根据CCRW技术一般原理,推导了在无限带宽时任意参考波形的鉴别曲线计算公式,给出了满足稳定跟踪的波形约束条件.分析了不同带宽和闸宽参数的W2/W4/W5三类参考波形的准相干多径误差包络性能,仿真表明带限信道中W4、W5波形抗多径性能优于W2波形;以GPS L5和Galileo E5a/E5b的QPSK(10)信号为例进行原理样机试验,结果表明W2、W5算法比窄相关技术的3dB衰减多径误差包络面积减小达63％和72％.结论可用于现代化导航接收机的多径抑制设计.     

信道带宽对码相关参考波形算法码跟踪精度的影响

相关文献对码相关参考波形算法码跟踪精度的研究,主要是针对无限信道带宽条件下,仿真分析闸宽参数对码跟踪精度的影响,并未分析信道带宽影响。因此,推导了码相关参考波形算法码跟踪精度表达式,分析信道带宽对码相关参考波形算法跟踪精度的影响并进行仿真验证。结论表明,在无限带宽下,减小闸波宽度可提高码跟踪精度,但是在带限条件下,闸波宽度存在最优值。该结论可用于指导卫星导航接收机的码相关参考波形算法设计。     

信道带宽对CCRW算法码跟踪精度的影响分析

码相关参考波形(CCRW)技术能够适应复杂的电磁环境和实现优异的多径抑制性能,是目前卫星导航多径抑制研究的热点。相关文献对CCRW算法码跟踪精度的研究,主要是针对无限信道带宽条件下,仿真分析闸宽参数对码跟踪精度的影响,并未分析信道带宽影响。论文推导了CCRW算法码跟踪精度表达式,分析了信道带宽对CCRW算法跟踪精度的影响并进行了仿真验证。结论表明,在无限带宽下,减小闸波宽度可提高码跟踪精度,但是在带限条件下,闸波宽度存在最优值。该结论可用于指导卫星导航接收机的CCRW算法设计。     

GPS接收机中多路径干扰的研究

从GPS接收机内部结构入手,给出了GPS接收机码和载波跟踪环的功能以及多路径信号对码跟踪精度的影响;分析了在多路径干扰下.用窄相关器可以部分修正多路径对码环的跟踪误差,详细介绍了一种以窄相关为基础的新的窄相关器技术--微脉冲相关技术,通过与宽的标准相关器和窄相关器在伪距测量精度上的比较,说明了它是一种性能非常好的抗多路径技术.     

基于伽利略卫星导航系统的多径误差仿真

着重讨论伽利略卫星导航系统中采用的线性偏移载波调制技术,对GALILEO中可能用到的几种信号的基本特性作具体分析,提出对于BOC信号,应采用余弦副载波调制方式,并在此基础上对GALILEO各种信号的多径误差、平均多径误差进行仿真验证.仿真结果表明,在参数相同的条件下,余弦副载波类型BOC信号的平均多径误差均优于同参数下的正弦副载波类型BOC信号的平均多径误差.     

BOC信号无模糊捕获方法研究进展

BOC信号是源于GPS现代化计划的一种新型信号,并被广泛应用于未来几大导航系统的信号体制设计中.BOC信号的频谱具有分离性,能够充分利用现有的频谱资源,且其自相关函数的主峰比BPSK信号的窄,能够提供更好的码跟踪精度和抗多径能力,但其多峰特性带来错误捕获问题.根据国内外研究现状,深入研究了BPSK_like、副载波相位对消法、自相关边峰对消、去边峰等4种无模糊度的BOC信号捕获方法,探讨并仿真验证了各自方法的特点及其捕获性能,总结了BOC信号捕获技术的发展方向.     

GPS接收机跟踪环压制干扰效果分析

为了更准确地实现对导航干扰的性能评估和功能验证,针对GPS跟踪过程常用的Costas载波跟踪环和非相干超前减滞后延迟锁定环,提出用载波相位误差和码相位误差2个重要指标衡量对接收机的干扰效果,并在不同干扰场景下对上述指标进行了仿真分析。仿真结果表明:随着干信比的升高或者在相同干信比条件下,随着干扰带宽变小,载波环误差和码环误差均会增加。即干扰效果与干扰功率成正相关,与干扰带宽成负相关;且干扰下的载波环跟踪误差通常比码跟踪误差小几个量级。仿真结果也初步验证了该评估方法的合理性。     

一种基于误差包络的多径抑制性能评估准则

多径误差是全球卫星导航系统性能提升的主要障碍之一,相应地多径抑制技术也成为导航领域的研究重点,但是一直缺乏定量解析的多径抑制技术性能评估准则.提出了三项基于误差包络的多径抑制技术性能评估指标;首次推导了ELS技术和Double delta技术的码跟踪多径误差公式,并结合已有的窄相关技术误差公式,给出了以上三种多径抑制技...     

高阶BOC信号多区域鉴别器的无模糊多径抑制算法

传统的高阶BOC信号多径抑制算法的有效收敛区间较小,不利于信号的稳定跟踪,因此提出一种多区域鉴别器的高阶BOC多径抑制算法。在伪码误差为零的附近区域,采用优化的QStrobe多径抑制鉴别器,而在其他区域采用收敛区间较大的正交BOC鉴别器。利用卡尔曼滤波器对跟踪误差进行开环估计,判断误差所处区域并进行鉴别器的实时切换。对BOC(15,2.5)和BOC(14,2)信号的仿真结果表明,该算法能够实现无模糊跟踪,且6 d B衰减多径误差包络面积比传统QStrobe算法分别改善了57%和51%。     

DS/FH测控信号伪码跟踪精度分析

针对基于直扩/跳频(DS/FH)混合扩频信号的航天测控系统存在高动态性和多普勒捷变的特点,推导了在一定前端带宽和动态环境下超前滞后伪码跟踪环的精度表达式,仿真和分析了前端带宽、环路带宽、载噪比以及多普勒捷变量等参数对跟踪精度的影响。结果表明了在跟踪环路中引入载波辅助和多普勒捷变补偿修正的必要性,并为跟踪精度的提高、跟踪环路设计等后续工作提供了有益参考。     

二阶阶跃畸变模型下的卫星自主完好性监测接收机测距精度分析

测距精度是评估卫星自主完好性监测接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标。推导了卫星自主完好性监测接收机在国际民航组织二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。     

北斗全球系统导航信号恒包络调制和复用技术

出于以导频通道为代表的北斗全球导航卫星系统现代化信号结构升级以及后向兼容的需求,北斗系统近几年提出了多种新型恒包络调制和复用技术,包括适用于北斗系统B1频点的正交复用二进制偏移载波(QMBOC)调制和非对称双正交相移键控(ADualQPSK)调制,适用于B2频点的时分复用AltBOC(TDAlt BOC)调制与非对称恒包络二进制偏移载波(ACE-BOC)调制,适用于B3频点的双正交相移键控(DualQPSK)调制,适用于双边带任意信号路数、任意功率配比的广义恒包络二进制偏移载波(GCE-BOC)调制。本文系统性地论述了北斗全球系统中提出的多种新型恒包络调制和复用技术,在此基础上基于GCEBOC调制总结出了一种恒包络调制的统一解析表示形式,对全面理解北斗全球系统信号设计思路及在此基础上发展设计新型的恒包络调制和复用技术均能提供重要的借鉴。     

基于子空间投影波束形成技术的导航接收机抗干扰算法研究

阵列天线空时自适应处理通过联合空域和时域的自适应滤波处理技术能够有效提高导航接收机的窄带和宽带干扰抑制性能。利用导航信号淹没在干扰信号和热噪声的特点，本文提出先将天线阵列接收的空时信号矢量向干扰子空间的正交子空间投影以实现干扰抑制，当接收机对投影后的参考阵元数据捕获成功后，利用捕获估计的本地扩频码相位作为参考信号依据最小均方误差准则进行波束形成。仿真结果表明该抗干扰算法在零陷强干扰的同时使主波束指向导航信号来波方向，有效提高了阵列输出信干噪比，并降低了空时自适应处理对导航信号伪码相关峰形状和载波跟踪性能的影响。     

ICAO二阶阶跃畸变模型下的SAIM接收机测距精度分析

测距精度是评估卫星自主完好性监测（SAIM）接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标,论文从数学上推导出了SAIM接收机在国际民航组织（ICAO）二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。     

理想带限条件下码跟踪环路的精度分析

伪码跟踪是卫星导航接收机中的关键环节。码环的跟踪精度直接决定了接收机的定位性能,因此对码环跟踪精度的分析一直以来都是研究的热点,并且已经取得了很多重要成果。目前已有的结论大都从频域的角度表示带限信道的影响,但是频域表达式存在计算复杂,难以应用于实际情况的缺点。本文针对目前存在的不足,从时域相关函数的角度提出了码跟踪精度的解析表达式。该表达式简单直观,可以方便地应用于码环性能的分析,对导航信号接收机的设计具有重要的指导作用。     

一种改进的数字GPS接收机基带环路设计

针对GPS接收机设计中,接收机信号跟踪精度同信号处理的实时性不能兼顾的特点,设计了一种基于DSP+FPGA的数字GPS接收机实时高精度基带环路.阐述了基带信号处理原理及原有方法的不足,提出了一种改进的GPS信号快速、高精度捕获、跟踪方法.利用信号粗捕后先进行精捕,在提高了信号的捕获精度后再结合二阶锁频环路辅助,最终利用三阶载波科斯塔斯锁相环完成GPS载波信号的高精度稳定闭环跟踪,同时使用载波来实时的辅助码环跟踪,从而完成整个GPS信号的实时高精度跟踪.实验结果表明该基带环路能够实现对GPS信号的快速捕获、实时稳定的高精度跟踪,并具有良好的动态性能.     

子空间投影后波束形成的导航接收机抗干扰性能分析

利用导航信号淹没于干扰信号和热噪声的特点,将天线阵列接收的空时信号矢量向干扰子空间的正交子空间投影以实现干扰抑制。当接收机对投影后的单阵元数据捕获成功后,利用捕获估计的本地扩频码相位作为参考信号,依据最小均方误差准则进行波束形成。仿真结果表明该抗干扰算法在零陷强干扰的同时使主波束指向导航信号来波方向,有效提高了阵列输出信干噪比,并降低了空时自适应处理对导航信号伪码相关峰形状和载波跟踪性能的影响。