BOC调制信号多径误差分析

针对导航信号的多径误差分析,在多径误差包络曲线分析方法基础上提出了多径误差包络期望分析方法.与包络曲线分析方法相比,包络期望分析方法能够定量分析导航信号多径误差.基于包络期望分析方法,对同码速率的二进制偏移载波(BOC)调制导航信号与二进制相位控键(BPSK)调制导航信号的多径误差进行了对比分析.结果表明,BOC调制导航信号具有更小的典型多径误差.     

GNSS信号多径误差非包络评估方法

针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)信号体制评估过程中,多径误差包络评估方法给出了多径误差的上界,并没有反映反射信号载波和子载波相位引入的码跟踪误差问题,提出了一种码跟踪多径误差非包络评估方法。该方法将反射信号的码相位延时映射到载波和子载波相位延时,为码跟踪多径误差提供了准确的理论值,而且避免了多径误差包络方法求包络曲线的过程。给出了该方法的理论表达式,对BPSK、AltBOC、MBOC和BOC信号进行了多径性能仿真,并与多径误差包络评估方法进行了对比。理论和仿真结果表明,本文方法能准确的估计码跟踪多径误差,为GNSS信号多径误差测量值提供有效的理论指导。     

交替二进制偏移载波调制技术特性分析

从基本的双码交替二进制偏移栽波（AltBOC）调制模型出发,结合数学仿真深入研究双码AltBOC、标准AltBOC和恒定包络AltBOC调制原理;重点分析比较了标准Ait—BOC和恒定包络AltBOC调制技术的副载波特点、频谱特性及其对接收机设计产生的影响;利用查表法仿真实现无任何干扰情况下伽利略（Galileo）E5信号,进一步验证了将恒定包络AltBOC调制作为卫星导航信号调制方案的优势,为接收机设计中AltBOC信号的接收处理方式的确定提供了重要的理论依据。     

BOC调制信号抗干扰能力分析

抗干扰能力是卫星导航信号设计的一项重要考核要素。目前典型的方法是采用抗干扰品质因数、伪码跟踪精度下降来衡量。但是该抗干扰品质因数不能反映码速率对抗干扰能力的贡献,而伪码跟踪精度下降则不够简捷。提出了能够反映伪码速率贡献的载波跟踪抗干扰品质因数,以及能够简捷地反映伪码跟踪抗干扰能力的伪码跟踪抗干扰品质因数。采用所提出的两项指标,对二进制偏移副载波BOC(Binary Offset Carrier)调制这一新型卫星导航信号进行了抗干扰能力分析。结果表明,同码率BOC调制信号载波跟踪抗干扰能力比BPSK调制信号强,伪码跟踪抗干扰能力比BPSK调制信号弱。     

一种新的BOC调制无模糊跟踪鉴别器设计

建立了导航接收机码跟踪延迟锁定环的数学模型,讨论了DP和EMLP鉴别器在不同信号、不同前端滤波器带宽的鉴别曲线特性,阐述了BOC调制模糊跟踪产生的原因。针对BOC调制信号的模糊跟踪问题,从BOC调制的机理出发,将BOC调制分成伪码和副栽波两部分分析,阐述了一种新的鉴别器设计。实验表明：新鉴别器设计,鉴别曲线线性跟踪区域斜率最高为9,可实现BOC调制的无模糊跟踪。     

CCRW技术在MBOC调制信号下多径抑制性能

由于频谱与二相移键控（BPSK）信号有较好的分离度且具有良好的跟踪性能,多元二进制偏置载波（MBOC）调制为GPS现代化和Galileo系统所采用,其多径抑制技术也成为研究热点。选取了四种典型的码相关参考波形（CCRW）技术,研究了其应用于MBOC信号时的多径抑制性能,并与BPSK和BOC（1,1）调制下的多径抑制性能进行了比较。通过仿真可知,在同等条件下,W2、W3、w4CCRW技术在时系多元二进制偏置载波（TMBOC）调制下多径抑制性能最差,在二进制偏置载波（CBOC）调制下性能最优,但三种方法均优于W1CCRW．     

预相关带宽和相关器间隔对导航信号多径性能的影响分析

采用窄相关技术和双△相关技术,对BPSK（1）信号和BOC（1,1）信号在不同预相关带宽和不同相关器间隔时的平均加权多径误差包络进行了仿真,提取了多径误差典型值。结果表明,随着相关器间隔的减小,多径误差逐渐减小,但当相关器间隔为0.1个码片时,多径误差的减小已不明显;多径误差并不是随着预相关带宽的增大一直减小,而是有一...     

GNSS 系统中新 BOC信号性能评估研究

卫星信号体制是卫星导航系统性能的决定性因素之一,无论是BDS 或Galileo等新系统的建设还是GPS或GLONASS等系统的现代化过程中,导航信号的设计与性能评估都是所关注的焦点,BOC调制是GNSS的重要选择,本文引入一种GNSS中有效可调带宽的信号波形以减轻多径和干扰的影响。仿真结果表明：该波形在精度、多径抑制和抗干扰方面较普通BOC具有更好的性能。     

正交复用二进制偏移载波双环跟踪技术

针对正交复用二进制偏移载波信号(QMBOC)跟踪时存在的多零点模糊问题,首先比较了模糊消除的常用方法,并对双环跟踪方法进行了理论分析,在此基础上利用二进制偏移载波信号(BOC(1,1))的双环跟踪环路对QMBOC信号进行了跟踪,同时将副载波联合环路纳入双环跟踪方法作研究对比．仿真结果表明,在载噪比高于24 dB·Hz的环境下,BOC(1,1)的双环跟踪误差趋近于0,小于联合跟踪方法下的跟踪误差,实现了良好的处理效果．      

BOC和BPSK信号的码跟踪性能比较

在导航接收机的伪距测量中,码跟踪精度起着重要作用,而码跟踪环路的性能由码鉴相器的鉴相曲线决定。本文首先介绍了BOC(1,1)信号的功率谱特性和自相关特性,然后通过仿真分析BOC(1,1)和BPSK(1)两种信号的非相干延迟锁定环的鉴相器输出和环路跟踪误差,得出两种信号在码跟踪性能上的差异。通过比较发现,BOC信号较BPSK信号在跟踪的鲁棒性和精度等方面具有显著优势。     

GPS码跟踪环自适应多径消除算法

根据多径信号的产生机理,在对GPS接收机中的码跟踪环多径信号模型研究的基础上,提出了采用自适应滤波的来消除GPS多径效应的算法。自适应滤波的方法不需要估计模型的系统参数,而直接通过自适应滤波将多径信号滤除。在有噪声的情况下,自适应滤波的RLS算法是最小二乘意义下的最优估计,仿真的结果表明采用自适应滤波算法可以快速的消除多径的影响,修正鉴相函数的过零点偏差,提高码跟踪环的跟踪精度。由于自适应滤波算法是递推算法,易于软、硬件实现。     

GPS信号多路径分析与处理技术

描述了GPS信号传输过程中的多路径问题，分析了多路径产生测量误差的机理，给出了多路径消除的处理技术，包括空间域和时间域的最新方法，指出了未来多路径问题需要重点关注，尤其是对高精度卫星导航应用领域。     

基于小波分析提取单频GNSS伪距多路径误差及其对定位的影响

伪距多路径误差是影响GNSS导航定位精度的主要误差源之一。多路径误差与接收机周围环境有关,在实际应用中难以建立有效的多路径误差模型进行改正。对于多频GNSS接收机可以通过多频观测值组合估计伪距多路径,但该方法不适用于价格低廉的单频接收机,而导航中使用的大多数为单频接收机。因此,开展单频GNSS伪距多路径误差提取研究具有重要的工程应用价值。本文基于小波分析对单频GNSS接收机伪距多路径误差估计开展研究,首先验证了小波分析用于单频GNSS伪距多路径误差估计的可行性;其次,研究了采用不同的小波基和分解层次对多路径误差估计的影响;最后,研究了改正多路径误差对GNSS定位的影响。实验结果表明不同的小波基和分解层次对多路径误差提取效果没有明显的差别,但小波分解层次较低时定位误差分布相对更加集中,同时,经过多路径误差改正后在NEU3个方向RMS平均改善率达到20.4%、25.1%、16.4%。     

基于优化包络相关法的罗兰C天波延迟估计算法

针对低信噪比条件下,罗兰C天波信号延迟时间估计的准确性和有效性问题,提出基于优化包络的相关系数时域法。通过分析标准罗兰C信号包络的特征,分别采用微分和二次微分方法对罗兰C信号包络进行优化,形成陡峭的包络信号上升沿;利用相关系数法对接收信号包络和参考信号包络进行匹配,形成的匹配峰值分别对应地波和天波信号到达的时刻,由此可获得天波信号的延迟时间;通过仿真分析和实测信号试验验证,证明该方法能满足数字化接收机的实际要求,并具有更高的抗干扰能力、估计准确性和自动识别功能的特点。估计的结果还可以作为判别相位跟踪和周期识别正确率的辅助依据。     

GNSS多路径和信噪比相关性分析

在全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机附近的反射、衍射、干扰信号等所造成的多路径效应是影响定位的主要误差来源。信噪比(Signal-Noise Ratio,SNR)的振荡是由多路径信号叠加在直接信号上引起的,基于此原理学者们提出了很多检测和缓解多路径误差的方法。本文通过谱分析的方法对多路径时间序列进行了分析,并研究多路径与信噪比之间的相关性,对基于信噪比检测和缓解多路径误差的方法的适用性进行了说明。实验表明:多路径和信噪比振荡值的时间序列具有显著的相关性,能够利用信噪比观测值削弱多路径影响。     

3D building model-based pedestrian positioning method using GPS/GLONASS/QZSS and its reliability calculation

The current low-cost global navigation satellite systems (GNSS) receiver cannot calculate satisfactory positioning results for pedestrian applications in urban areas with dense buildings due to multipath and non-line-of-sight effects. We develop a rectified positioning method using a basic three-dimensional city building model and ray-tracing simulation to mitigate the signal reflection effects. This proposed method is achieved by implementing a particle filter to distribute possible position candidates. The likelihood of each candidate is evaluated based on the similarity between the pseudorange measurement and simulated pseudorange of the candidate. Finally, the expectation of all the candidates is the rectified positioning of the proposed map method. The proposed method will serve as one sensor of an integrated system in the future. For this purpose, we successfully define a positioning accuracy based on the distribution of the candidates and their pseudorange similarity. The real data are recorded at an urban canyon environment in the Chiyoda district of Tokyo using a commercial grade u-blox GNSS receiver. Both static and dynamic tests were performed. With the aid of GLONASS and QZSS, it is shown that the proposed method can achieve a 4.4-m 1σ positioning error in the tested urban canyon area.     

GNSS接收机观测数据多径效应分析方法研究

多径效应是影响GNSS接收机观测数据质量的主要误差因素之一。首先,介绍了多径效应及其信号特性,分析了多径效应对GNSS接收机伪距测量和载波相位测量的影响,阐述了三种GNSS接收机观测数据多径效应分析方法,并结合实际观测数据给出了多径效应分析结果,最后介绍了几种常用的多径效应抑制方法。     

北斗三号系统信号质量分析及轨道精度验证

北斗三号卫星导航系统（BeiDou-3 navigation satellite system,BDS-3）的信号体制经过重新设计,提供B1I、B3I、B1C、B2a以及B2b 5个频点的公开服务信号。从伪距多路径、信噪比、无几何无电离层相位组合（geometry-free ionosphere-free phase combination,GFIFP）观测值特性等方面,对BDS-3卫星公开服务信号的观测数据质量进行分析评估。结果表明,BDS-3卫星信号的多路径噪声水平优于北斗二号系统卫星,且未发现与高度角相关的系统偏差,B1C受多路径及噪声的影响更为显著;不同信号组合的GFIFP序列都呈现出与卫星相关的周期性系统误差,峰值约为2 cm。对BDS-3卫星采用“一步法”精密定轨,分别采用B1I&B3I与B1C&B2a的双频无电离层组合,使用轨道边界不连续性以及卫星激光测距进行轨道精度检核,结果表明,在可用观测数少于B1I&B3I的情况下,B1C&B2a解算的轨道精度达到与B1I&B3I相当的水平,轨道径向的内符合精度分别为6.1 cm、6.6 cm...     

Filtering GPS time-series using a Vondrak filter and cross-validation

Multipath disturbance is one of the most important error sources in high-accuracy global positioning system (GPS) positioning and navigation. A new data filtering method, based on the Vondrak filter and the technique of cross-validation, is developed for separating signals from noise in data series, and applied to mitigate GPS multipath effects in applications such as deformation monitoring. Both simulated data series and real GPS observations are used to test the proposed method. It is shown that the method can be used to successfully separate signals from noise at different noise levels, and for varying signal frequencies as long as the noise level is lower than the magnitude of the signals. A multipath model can be derived, based on the current-day GPS observations, with the proposed method and used to remove multipath errors in subsequent days of GPS observations when taking advantage of the sidereal day-to-day repeating characteristics of GPS multipath signals. Tests have shown that the reduction in the root mean square (RMS) values of the GPS errors ranges from 20% to 40% when the method is applied.