GPS软件接收机精确载波频率捕获算法分析与实现

采用基于快速傅里叶变换（FFT）的并行码相位搜索捕获算法实现GPS信号的捕获,根据相位关系对载波频率进行精化,使其满足跟踪模块的需求。在分析算法的基础上,通过对模拟信号和实测数据进行捕获实验,实现了对载波频率的精化,获得精确频率可直接用于后续跟踪环路。     

小波去噪在GPS监测数据处理中的应用研究

在GPS观测的数据中,往往存在大量的噪声,噪声的存在对卫星信号造成了一定程度的干扰。利用小波去噪的方法可以分解GPS载波信号,得到信号的高频和低频不同的频率成分,从而有效的剔除GPS信号的噪声,调高GPS变形监测数据的精度。     

一种SINS/GPS深组合导航系统技术问题分析

为了满足高动态用户及强干扰条件下的应用需求,提出了一种基于卫星信号矢量跟踪的SINS/GPS深组合导航方法,设计了基于FPGA硬件平台的实施方案。利用组合卡尔曼滤波器反馈回路取代了传统接收机中独立、并行的跟踪环路,能够同时完成所有可视卫星信号的跟踪和导航信息处理;通过矢量跟踪算法对所有可视卫星信号进行集中处理,能够增强跟踪通道对信号载噪比变化的适应能力,从而提高接收机在强干扰或信号中断条件下的跟踪性能;根据SINS导航参数和星历信息推测GPS伪码相位和多普勒频移等参数,用以辅助卫星信号的捕获和跟踪,能够大大缩短接收机的搜索捕获时间,并增强接收机在高动态条件下的跟踪性能。基于矢量跟踪的深组合方法不仅在GPS信号短暂中断期间,能够保证系统的导航精度和可靠性,而且在强干扰环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能。     

基于FPGA的GPS信号快速捕获方法实现

介绍了一种基于平均相关器的GPS信号快速捕获算法，通过VHDL语言描述在FPGA上实现了该算法。平均相关器是一种将输入的5000点GPS样本信号平均化为1024点样本，然后通过FFT方法实现GPS信号快速捕获的基带相关器。这种相关器可以一步搜索到所有可能的码相位偏移，大大提高了捕获速度，比较好地满足了实时处理的要求。     

GPS弱信号捕获算法研究

随着GNSS的广泛应用,许多新技术和新领域对GNSS弱信号捕获提出了新要求,其关键技术之一就是弱信号捕获跟踪算法的实现。在相干积分和非相干积分的基础上,通过相位补偿和时延修正、奇偶分路等方法,可以在盲搜索中捕获到比正常信号低25dB的弱信号,实现了对粗捕到的弱信号进行载波频率精化,并分别利用仿真数据和实测数据验证了算法的正确性。此外,分析了信号相位翻转对信号捕获的影响,对GNSS弱信号应用领域具有重要的参考价值。     

圆周移位在伪码补零BDS信号捕获算法中的应用

D1导航电文中加入了NH码,且D2导航电文的速率也比GPS信号的快很多,使得BDS的信号结构增加了捕获难度。采用伪码补零的方法可以对BDS信号进行有效捕获,但是该方法积分时间较长导致捕获耗时变长。本文提出了一种基于圆周移位的改进伪码补零算法,将搜索中复杂的载波剥离运算用计算量很小的频谱序列的搬移操作来代替,使算法复杂度大幅下降。试验结果表明,该方法可以有效减少运算量和捕获耗时。     

基于复杂度与性能联合优化的卫星导航信号捕获方法

针对短突发信号捕获计算复杂度高的问题，提出了一种基于复杂度和性能联合优化的卫星导航信号捕获方法，推导分析采用并行频率搜索的分段相关-视频积累捕获算法的捕获性能和计算复杂度构建联合捕获优化因子.对不同频率搜索间隔、不同接收机灵敏度和不同相关器个数三种情况分别进行了优化设计，得到其计算复杂度和捕获性能联合最优的分段数，并与传统单一捕获性能优化方法对比，仿真实验结果表明：该设计值与载噪比(CNR)、频率搜索间隔等因素相关，可以有效控制捕获算法的计算复杂度；在输入CNR为45 dB-Hz、相关器个数为8、多普勒搜索间隔为2 000 Hz的情况下，相比于传统捕获优化方法，可降低21.2%的计算复杂度.     

GPS系统及其应用——卫星信号编码与卫星导航电文

一、载波信号GPS卫星信号与导航电文是通过发射高频载波信号来传送的。为此我们首先介绍GPS使用的载波信号。GPS卫星上设置有铷钟、铯钟甚至小型化氢钟来产生10.23MHz的基本频率。在这种高精度频率控制下,分别以154倍和120倍实现倍频以后,形成了L波段两种载波频率信号,即L_1=1575.47MHz和L_2=1227.60MHz,波长分别为19cm和24cm。采用较高频率L波段工作的原因是;第一,载波频率较高时,大气层中的电     

CORDIC算法实现GPS信号捕获研究

在GPS接收机中，对GPS信号的捕获是最为关键的第一步。对GPS信号中伪码的初始相位和信号载频的估计是捕获的两个基本任务。在某些特定的环境下，比如室内、城市街道、树林，对信号的捕获变得困难。针对这个困难可以通过提高估计精度以减少估计误差带来的相关损失。但是信号累积和估计精度的提高都需要极大地增加运算量。本文提出了将CORDIC算法引入到GPS接收机，在保证大运算量的情况下，实现快速的计算时间。介绍了GPS信号捕获的基本原理，讨论了使用CORDIC算法的必要性以及实现方法。最后通过仿真验证了CORDIC算法能够有效提高GPS接收机的捕获速度。     

GPS软件接收机仿真实验及算法验证

在分析基于软件无线电GPS接收机结构的基础上,在基于PC软件接收机信号处理系统上采用模拟的数字中频信号,对软件接收机信号捕获、跟踪算法进行了分析和验证。信号捕获阶段给出了基于快速傅利叶变换FFT的快速搜索原理和结果,并采用跟踪阶段Q支路信号的统计特性分析了捕获门限和误警概率的关系,给出了一种捕获门限的优化方法;跟踪阶段对系统采用的数字锁相环(PLL)进行了分析,并对I/Q解调原理进行了解析和验证。     

基于载噪比加权的GPS单频单历元定姿算法

针对GPS定姿系统中,传统的利用高度角的加权不能有效反映遮挡情况的问题,从接收机的卫星载噪比出发,对载波相位精度进行分析,提出新的权重矩阵?,对观测模型进行加权。     

实时修复双频原始载波相位观测值周跳的虚拟值探测法

利用各频率观测值间物理上的相关性,采用数学变换得到一个含有双频原始载波观测信息的虚拟观测值,与双频数据按长波长特性进行多频组合来放大周跳。对探测出的周跳候选值利用Melbourne-Wubbena组合及多项式拟合作为两个判别条件来进行甄选,达到了实时修复双频原始载波相位观测值周跳的目的。     

基于GPS的新测姿算法

GPS载波相位测姿过程中，以往整周模糊度解决法难以实现运载体的实时测姿要求，针对这个问题，提出用超短基线首先解决初始粗定姿，然后把短基线天线的载波相位测量值和初始定姿值用卡尔曼滤波解算，最终求得载体的精确姿态值。     

GLONASS pseudorange inter-channel biases and their effects on combined GPS/GLONASS precise point positioning

Combined GPS/GLONASS precise point positioning (PPP) can obtain a more precise and reliable position than GPS PPP. However, because of frequency division multiple access, GLONASS carrier phase and pseudorange observations suffer from inter-channel biases (ICBs) which will influence the accuracy and convergence speed of combined GPS/GLONASS PPP. With clear understanding of the characteristics of carrier phase ICBs, we estimated undifferenced GLONASS pseudorange ICBs for 133 receivers from five manufacturers and analyzed their characteristics. In general, pseudorange ICBs corresponding to the same firmware have strong correlations. The ICB values of two receivers with the same firmware may be different because of different antenna types, and their differences are closely related to frequency. Pseudorange ICBs should be provided for each satellite to obtain more precise ICBs as the pseudorange ICBs may vary even on the same frequency. For the solutions of standard point positioning (SPP), after pseudorange ICB calibration, the mean root mean square (RMS) improvements of GLONASS SPP reach up to 57, 48, and 53 % for the East, North, and Up components, while combined GPS/GLONASS SPP reach up to 27, 17, and 23 %, respectively. The combined GPS/GLONASS PPP after pseudorange ICB calibration evidently improved the convergence speed, and the mean RMS of PPP improved by almost 50 % during the convergence period.     

一种计算北斗三频多路径的方法及其结果分析

多路径误差分析是北斗卫星导航系统性能评估的一项重要内容。本文给出了一种新的计算3频多路径误差的方法,该方法只需对B1和B2载波相位观测值进行处理就能得到3个频率的伪距多路径误差。利用MGEX跟踪站的数据计算了BDS的多路径误差,从GPS和BDS多路径误差比较以及纬度、轨道和频率因素分析了BDS多路径误差的特性,结果表明,BDS多路径误差小于0．5 m,符合质量检查要求,其性能优于GPS卫星系统。     

双移动载体GPS精密相对定位研究

GPS双移动载波相位差分技术的关键,是如何实现可变基线条件下整周模糊度的快速解算。为此,本文详细地讨论了其确定整周模糊度的方法,并设计了检验该技术精度的实验方案;实算结果表明,用该技术获得了厘米级的相对定位精度。     

GPS精密单点定位软件实现及精度分析

介绍了应用Visual C 实现GPS单点定位软件,提出了一种较优的依高度角定权公式,分析了利用本软件基于相位平滑伪距的方法所能达到的单点定位精度指标.     

L5载波相位观测值的模拟分析

GPS现代化计划目前只在几颗卫星上加入了L5信号,第三频率观测数据尚不能进行组网数据处理.如何验证现有多频理论的有效性,以及进行更深入、更广泛的多频数据处理理论应用研究,L5数据的获取成为一个重要问题.文中结合载波相位观测值之间的物理相关性,模拟L5载波相位观测值,对L5载波相位观测值的精度进行了分析,取得了一些有益的结论.     

Stochastic assessment of GPS carrier phase measurements for precise static relative positioning

 Global positioning system (GPS) carrier phase measurements are used in all precise static relative positioning applications. The GPS carrier phase measurements are generally processed using the least-squares method, for which both functional and stochastic models need to be carefully defined. Whilst the functional model for precise GPS positioning is well documented in the literature, realistic stochastic modelling for the GPS carrier phase measurements is still both a controversial topic and a difficult task to accomplish in practice. The common practice of assuming that the raw GPS measurements are statistically independent in space and time, and have the same accuracy, is certainly not realistic. Any mis-specification in the stochastic model will inevitably lead to unreliable positioning results. A stochastic assessment procedure has been developed to take into account the heteroscedastic, space- and time-correlated error structure of the GPS measurements. Test results indicate that the reliability of the estimated positioning results is improved by applying the developed stochastic assessment procedure. In addition, the quality of ambiguity resolution can be more realistically evaluated. Received: 13 February 2001 / Accepted: 3 September 2001     

GPS卫星精密定轨中的摄动力分析

在介绍各种摄动模型的基础上,将IGS提供的SP3精密星历作为几何轨道,应用不同的摄动模型进行几何轨道平滑,求得卫星轨道的动力学参数,再用动力学参数积分求定卫星的轨道,将其与IGS提供的SP3精密星历进行比较,从而详细分析每一种摄动力对GPS轨道影响的量级,而且说明建立的GPS卫星轨道的摄动模型是比较准确的。