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。     

卫星导航信号无模糊抗多径码相关参考波形设计技术

针对目前卫星导航接收机码环多径抑制技术在二进制偏移副载波类信号下鉴别曲线可能出现多个稳定跟踪位置，导致接收机存在伪距测量的系统性误差的问题，提出最优鉴别曲线设计技术，采用奇异值优化的最小二乘方法，设计无多余跟踪点的本地码相关参考波形。从多径误差包络和跟踪精度两方面，对基于最优鉴别曲线的二进制偏移副载波信号码相关参考波形的设计性能进行验证评估。仿真结果表明：该方法可实现二进制偏移副载波信号在有限接收带宽下的无模糊鉴别曲线设计。以前端带宽为8.184 MHz时的BOC(1,1)信号为例，设计的码相关参考波形相比W2波形，多径误差包络面积增加了61.8%，而跟踪精度提高了4~5 dB。     

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%。     

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.     

基于FLL+PLL的载波跟踪环路设计

载体的高动态所引入的多普勒频移给载波跟踪带来了很大的困难,研究了采用锁频环(FLL)+锁相环(PLL)相结合的方式进行载波信号跟踪,利用FLL对信号的动态适应能力较强的特点和PLL对信号有较好跟踪精度的特点,实现了动态信号的快速、精确跟踪。同时,分析热噪声和动态对环路的影响,得到了环路最优带宽。理论分析以及仿真结果表明,该方法可以实现载波的精确跟踪。     

自适应强跟踪卡尔曼滤波器载波环设计

针对自适应Q_k/R_k卡尔曼滤波算法在大频偏或运动场景切换时存在收敛速度慢、易失锁问题,提出了一种自适应强跟踪滤波算法,该算法从自适应Q_k/R_k卡尔曼滤波算法出发,引入强跟踪技术。在稳态场景下,采用自适应Q_k/R_k算法保证跟踪环路有较好的跟踪精度;当场景变化时,自适应强跟踪算法保证跟踪环路有更稳健的动态性能。仿真结果表明,所提出的设计方法能够有效提高载波跟踪环路的跟踪精度和鲁棒性。     

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.     

利用实时小波降噪的抗电离层闪烁载波跟踪

电离层闪烁影响下的导航信号载波跟踪呈现非平稳、非线性和非高斯特性,这使得传统基于鉴别器和Kalman滤波的载波跟踪改进算法并不能有效减弱电离层闪烁的影响。提出了基于实时小波降噪的抗电离层闪烁载波跟踪算法,其能够更好地刻画闪烁信号的非平稳特性。通过对跟踪环路同相与正交支路的积分结果进行小波降噪,有效滤除了电离层闪烁引入的非高斯噪声,减弱了闪烁对环路鉴别器的不良影响,提高了跟踪环路的精度与稳健性。实验验证了相关分析和小波降噪跟踪算法的有效性。     

高动态GPS卫星信号混合载波跟踪算法设计

高动态运动环境会给GPS卫星信号带来很大的多普勒频移及其变化率,甚至产生频率的突变,单一的锁相环、锁频环、四象限鉴频器无法进行稳定跟踪。在对传统锁相环、锁频环原理及性能分析的基础上,设计了一种基于Costas锁相环(Costas-PLL)、叉积锁频环(CP-FLL)及四相鉴频器(FQFD)并能够智能切换的混合载波跟踪算法,该算法基于二阶FLL辅助三阶PLL的跟踪环路实现,依据不同的动态环境使FLL和PLL交替工作,以提高载波跟踪环路的动态适应性。通过固定频率、频率一次斜升、频率二次斜升和频率突变等4种不同动态条件下的实验,证明了该算法在高动态环境下的有效性和可靠性。     

一种适用于长基线的改进CIR算法

长基线下,受伪距多径和电离层残差影响,传统的CIR法解算载波相位宽巷模糊度时某些历元无法得到正确的结果,基础载波模糊度的搜索范围也较大。分析了CIR法的模糊度误差,提出了基于载波相位平滑伪距并且消除电离层时延的改进的CIR算法,分析了其误差方差,最后利用Compass系统实测数据对短基线和长基线两种情况下CIR法和改进CIR法的解算结果进行比较。实测数据表明,本文提出的算法能够单历元解算超宽巷模糊度和宽巷模糊度,并且能够大大缩小基础载波模糊度的搜索空间。     

一种新的近空间GPS信号多路径估计方法

结合GPS多路径信号模型及其相关函数的特点,在研究基于TK(Teager-Kaiser)算子的近空间多路径估计算法的基础上,提出了一种新的更为简洁的GPS信号近空间的多路径估计算法,并通过仿真验证了算法的有效性。仿真结果表明,该算法能以高分辨率准确地估计GPS信号近空间的多路径模型。     

相位非线性畸变对GPS伪距测量的影响

基于直接序列扩频体制的伪距测量在卫星导航、雷达、航天测控、深空探测等领域获得了广泛应用.射频链路、电缆多径等引入的相位非线性畸变会对扩频信号的传输时延产生影响,进而影响延迟锁定环(DLL)的伪距测量结果.传统群时延的定义难以描述一定带宽内的相位畸变,也难以与扩频信号时延建立对应关系.在对相频曲线进行Taylor展开的基础上给出了群时延的新定义,利用零阶群时延、线性群时延和抛物线群时延等来描述相位畸变,并定量研究各阶群时延对DLL伪距测量的影响.所得结论表明抛物线(二阶)群时延对伪距测量的影响最大.     

纯方位偏差补偿估计算法研究

众所周知,纯方位伪线性估计有着严重的偏差问题。以伪线性估计的理论模型为基础,研究它在纯方位问题中的应用。将伪线性估计的偏差分离出来,形成偏差补偿估计,对这种估计方法进行仿真计算,并与伪线性估计相比较,经蒙特卡罗仿真研究,其估计偏差确实比伪线性估计小,算法性能反映在一些典型态势上。     

GPS多天线多径抑制技术

针对小范围多天线系统中多径对各相关通道之间信噪比测量值影响的相关性,采用基于“当前统计”模型的扩展卡尔曼滤波技术得到多径信号各参数,从而消去多径信号影响。分析了多径对信噪比的影响,建立了扩展卡尔曼滤波的状态方程和观测方程。仿真表明,该方法能够有效地降低由多径引起的伪距测量误差和相位测量误差。     

基于天线阵方位变化的相位双差GNSS欺骗干扰检测算法研究*

GNSS欺骗干扰通常由单个天线发射,各个欺骗干扰信号到达接收机的角度相同,采用阵列天线接收时欺骗信号达到不同阵元的相位差包含了其角度信息,故可利用信号载波相位差进行欺骗干扰检测。相位双差检测算法通过比较不同卫星信号到达天线阵两阵元的相位差实现欺骗干扰的判别,但对于二元天线阵,其载波相位双差存在角度模糊,导致虚警概率较高,限制了算法的应用。针对这一问题,本文提出了基于天线阵方位变化的欺骗干扰检测算法,通过二元天线阵在不同方位估计信号的载波相位双差,进行多次判决,有效消除了角度模糊,降低检测的虚警概率,实现二元天线的载波相位双差检测。建立了仿真模型,并通过仿真计算分析验证了该方法的有效性。     

多方位测量的相位双差GNSS欺骗干扰检测算法

对于二元天线阵,相位双差检测算法的载波相位双差角度模糊、虚警概率较高,这限制了算法的应用。针对这一问题,提出天线阵方位变化的欺骗干扰检测算法。通过二元天线阵在不同方位估计信号的载波相位双差,进行多次判决,有效消除角度模糊,降低检测的虚警概率,实现二元天线的载波相位双差检测。建立仿真模型,并通过仿真计算分析验证了该方法的有效性。     

OFDM抗多径机理分析与系统仿真

抗多径衰落是正交频分复用(OFDM)系统的显著特点之一。具体分析了OFDM抗多径的机理,说明了两种不同情况下多径对信号频谱的影响,并提出了相应的减轻多径影响的方法。通过仿真分析验证了HiperLANType2标准规定的OFDM系统的抗多径性能,并提出了一些改善系统性能的方法。     

恒定应力加速寿命试验的非参数统计方法

在恒定应力加速寿命试验 (简称恒加试验 )的统计分析中 ,非参数统计方法具有一定的实际价值 .在一定的假定下 ,文中给出了两种新估计 ,并证明了它们的优良性     

高分辨率相关器多径抑制技术仿真分析

卫星导航系统多径抑制技术种类多,导致工程实践中选取抑制算法困难．针对以上问题,采用蒙特卡洛仿真分析的方法,对比研究了各种抑制技术的优缺点,解决了利用仿真分析、研究相关器多径抑制技术不易实现的难题,验证了高分辨率相关器技术对多径抑制的优越性,为具体使用多径抑制技术提供了参考依据．