北斗系统三频载波相位整周模糊度快速解算

北斗导航定位系统播发三个频率观测值,有助于载波相位整周模糊度的快速、准确固定。传统的几何无关模型三频载波相位模糊度固定算法通常采用遍历整数搜索的方法确定载波相位-伪距组合系数,组合后的噪声因子较大,模糊度固定成功率不高。在分析了北斗系统伪距测量误差特性的基础上,给出了加权组合噪声因子的定义及其约束下的最优组合系数的求解方法。采用Hatch滤波提高电离层延时误差实时估计精度,成功固定三组线性无关组合系数对应整周模糊度,进而确定基础整周模糊度。利用北斗系统短基线、长基线实测数据对算法性能进行了验证,实验表明:提出的算法可优化超宽巷、宽巷组合噪声因子20%以上,模糊度固定成功率提高10%~18%左右,30s历元平滑后的基础模糊度固定成功率可达90%以上。     

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。     

非理想信道下测量零值无偏干扰抑制滤波器设计

现有的抗干扰滤波器在通道非理想特性下会导致接收机测量零值发生偏移,且偏移量与干扰参数相关,其已成为高精度测距接收机实现其精度提升的主要障碍。针对上述问题,从对称通道特性出发,给出一种无偏的时域抗干扰滤波器设计技术。解决了传统的时域抗干扰滤波器在非理想信道下测量零值偏移的问题,且工程实现简单。理论分析和仿真实验进一步验证了方法的有效性,采用该方法可以使测量零值偏移小于0.2 ns。     

伪卫星增强系统参考站接收机的测距偏差及优化

伪卫星相对地面用户是静止的,因此卫星与参考站接收机之间的距离几乎是不变的。在这种情况下,采样和量化引入的误差不再服从高斯分布,从而影响接收机的测量精度。为了解决这一问题,建立了卫星导航接收机的离散数字信号模型,并在此基础上分析了采样和量化对测距偏差的影响,通过仿真验证了结论的正确性,并提出了伪卫星增强系统下参考站接收机的优化设计方法。     

基于加权动态规划和航迹关联的小目标检测技术

低信噪比下运动小目标的检测一直是成像目标检测中的一个热点问题。提出了一种新的小目标检测算法,采用方向加权的动态规划算法和二值航迹关联,克服了低信噪比下目标机动和传感器的不稳定对小目标检测的影响,实现了对深空背景下运动方式任意、速度最大达1像素/帧的弱小运动目标的有效检测。     

BDS导航信号抗电离层闪烁载波跟踪的自适应卡尔曼滤波算法

电离层闪烁会引起导航信号幅度和相位的快速衰落,严重影响跟踪环路的精度和稳健性,而相比频率跟踪和伪码跟踪,载波跟踪环路更易受电离层闪烁的影响而失锁。因此,提出一种基于相位锁定指示自适应扩展卡尔曼滤波的北斗导航信号抗电离层闪烁载波跟踪算法,其以同相与正交支路的积分结果估计相位锁定指示值,并采用该指示作为控制参数对不同闪烁场景下扩展卡尔曼滤波的观测向量进行自适应调整,这不仅能够提高跟踪环路的精度和稳健性,而且能够降低扩展卡尔曼滤波发散的概率。实验结果验证了相关分析和所提跟踪算法的有效性。     

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。     

GNSS接收机离散化处理对解扩性能影响的研究

建立了扩频信号防混叠滤波、采样和量化与解扩输出关系的数学解析模型,推导得到解扩输出信噪比的解析表达式。分析与仿真表明,当量化位数大于等于4比特,解扩得到总的信噪比损失可以分解为由量化引起的损失和滤波加采样引起损失的乘积,且量化器最优限幅系数只与量化位数相关;当量化位数小于4比特时,信噪比损失在一定条件下可近似为量化损失和滤波加采样损失的乘积。当量化位数大于4比特、滤波器带宽大于5倍码率、采样频率大于4倍码率时,再增大上述参数引起的信噪比损失波动小于0.05dB,对解扩性能提升不明显。本文结论可为实用型GNSS接收机前端离散化处理优化设计提供理论指导。     

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。     

GNSS接收机离散化处理对解扩性能的影响

建立扩频信号防混叠滤波、采样、量化与解扩输出关系的数学解析模型,推导得到解扩输出信噪比的解析表达式。分析与仿真表明,当量化位数大于等于4 bit,解扩得到总的信噪比损失可以分解为由量化引起的损失和滤波加采样引起损失的乘积,且量化器最优限幅系数只与量化位数相关;当量化位数小于4 bit时,信噪比损失在一定条件下可近似为量化损失和滤波加采样损失的乘积。当量化位数大于4 bit、滤波器带宽大于5倍码率、采样频率大于4倍码率时,再增大上述参数引起的信噪比损失波动小于0.05 dB,对解扩性能提升不明显。该结论可为实用型全球导航卫星系统接收机前端离散化处理优化设计提供理论指导。