基于循环相关函数的北斗卫星导航抗干扰算法

当前国内外卫星导航信号空域抗干扰技术,或者需要信号到达角(DOA)信息,或者需要参考信号先验信息,或者会对导航信号和干扰同时抑制,无法形成最优的输出信干噪比(SINR),或者仅对白噪声干扰有效,无法抑制人造干扰。针对上述问题,本文提出了基于循环平稳特性的北斗抗干扰盲波束形成新算法。本文首先分析了人造干扰和北斗信号的循环平稳特性,基于此分析构造了新的盲波束形成算法的代价函数,并采用了拉格朗日方法推导了算法的解。该方法无需DOA和参考信号先验信息,可以形成阵列增益,得到最优输出SINR,可以同时抑制宽带白噪声干扰和人造调制干扰。理论分析和仿真结果证明了该方法的有效性。      

重叠加窗FFT频域抗干扰算法设计

在卫星导航抗干扰领域,重叠加窗FFT频域抗干扰算法是近年来的研究热点。本文首先介绍了频域抗干扰基本原理,根据加权方法的不同,介绍了部分归零法、门限归零法和部分修剪法等3种干扰消除方法。在此基础上,详细描述了采样速率的确定、时域窗函数的选择、FFT分块长度以及重叠处理方式的选取等影响该算法抗干扰性能的关键问题。并通过数学推导与理论分析给出了在该算法设计中参数最优的选择方案。其结论对于卫星导航接收机中的频域抗干扰算法设计具有一定的参考意义。     

基于密度聚类的北斗卫星导航弱信号自动捕获方法

在外界射频信号、导航接收机混频处理噪声的影响下，为了有效捕获北斗卫星导航弱信号信息，提出基于密度聚类的北斗导航弱信号自动捕获方法.使用密度聚类得到BDS信号来源的聚类中心，结合聚类中心设计卫星波束方向，约束卫星导航信号接收范围，抵御干扰信号的空域干扰；通过基于小波阈值方法去除波束抗干扰作用下导航信号的噪声信息；采用相关函数模值计算方法计算去噪后导航信号和已知弱信号之间相关性，相关性大于门限值时说明去噪后导航信号为弱信号.实验结果表明，在外界射频信号和混频器干扰下，此方法具备自动捕获北斗卫星导航弱信号的能力.     

BDS三频模糊度解算及精度检验

北斗卫星提供3种频率载波信号,极大地推动了利用载波对用户位置和速度信息进行高精度计算方法研究。本文重点研究基于北斗卫星三频信号的载波相位模糊度解算CIR方法,通过使用函数极限的原理推导载波组合,为算法提供了理论基础;分析每一步的误差传递,选取优秀的伪距组合、相位组合,并处理数据验证算法的可行性。在短基线向量前提下,双差中忽略大气延迟的影响,验证了本文提出的几种载波组合的计算模糊度的可行性。     

减小有用信号损失的BDS窄带干扰抑制技术研究

窄带干扰抑制的关键在于抑制干扰的同时尽可能地减少有用信号的损耗,论文基于时频域结合的干扰抑制方法,在完成频域干扰参数检测的基础上,重点针对影响干扰抑制效果和有用信号损耗的关键环节——无线冲激响应（IIR）陷波器的设计展开研究,根据零极点配置原理,通过理论研究和详细的推导分析,提出通过增加一对零极点,并结合理论计算确定极角与极径,在保证通带增益可控且过渡带对称的前提下,使陷波器得到更为陡峭的带阻特性,理论上可减少有用信号的损耗、提高抑制干信比. 与目前主流的时域最小均方算法（LMS）算法、基于快速傅里叶变换（FFT）的频域抑制算法和传统型时频域结合算法的仿真结果对比证明,提出的方法捕获峰噪比分别提升了53.47％、8.369％和5.907％,平均输出载噪比分别提升了5.1472 dB、2.0037 dB和0.5086 dB,在有效抑制干扰的同时,保留了更多的导航信号.      

改进差分相干累加算法的北斗卫星导航弱信号捕获

以提升北斗卫星导航能力为目的,设计了改进差分相干累加算法的北斗卫星导航弱信号捕获方法。该方法通过构建北斗卫星信号模型,利用该模型获得北斗卫星导航中频信号;然后以改进差分相干累加算法为基础,建立北斗卫星导航弱信号捕获模型,将北斗卫星导航中频信号作为该模型的输入,经过北斗卫星导航弱信号捕获模型对中频信号块实施累加处理和多普勒圆周位移搜索,以及快速傅里叶变换和反傅里叶变换等步骤后,通过判断北斗卫星导航弱信号捕获判决,输出北斗卫星导航弱信号捕获结果。实验结果表明：该方法在捕获北斗卫星导航弱信号时的运算量较小,可有效捕获-36 dB的北斗卫星导航弱信号,同时其捕获概率较高,应用效果较为显著。     

北斗一号卫星导航系统定位算法及精度分析

针对我国建立的北斗一号导航定位系统,介绍了该系统的定位原理,给出了基于北斗双星和三星定位算法的模型,进行了实测数据的解算,分析了星历误差、信号传播误差和接收机钟差等误差对定位精度的影响,计算结果表明该算法简单、实用,可满足中高精度的导航定位用户需求,对二代导航系统定位数据处理和精度分析具有参考价值。     

一种新型GNSS/IMU方式在无人机导航中的应用

GNSS/IMU组合导航一般采取基于欧拉角的组合方式。为了加快收敛速度,通常采用非线性滤波。但非线性滤波如EKF等仍然有一定的截断误差且计算量较大。采取基于DCM的组合导航方式,建立了基于DCM的GNSS/IMU的组合导航模型,并以基于DCM的卡尔曼滤波方式进行滤波解算。组合导航姿态收敛快,且计算量小。通过采用无人机实测数据进行分析,并与基于欧拉角的Kalman滤波组合导航算法进行比较,该方法有效缩短了计算时间,且精度较高。更适合无人机等高动态载体的实时导航需求。     

北斗导航定位系统单点定位中的一种定权方法

北斗卫星导航定位系统星座复杂、不同种类卫星高度差异较大,本文将全局性非线性最小二乘算法(Bancroft算法)应用到北斗单点定位中,Bancroft算法主要依据四维空间下的一种Lorentz内积实现,将Bancroft算法中的Lorentz内积方程写成误差方程形式,推导此方程的权,得到一种新的北斗观测值定权公式。为了验证上述定权方法,基于伪距相位差值(CC组合)组合观测值分析了北斗GEO、IGSO和MEO卫星的测距信号质量,基于多路径(MP组合)组合观测值分析了多路径效应对单点定位的影响。结果表明,新算法提高了北斗单点定位精度。     

改进的自适应滤波算法在BDS／INS组合导航中的应用

针对目前北斗与惯性导航系统的组合导航系统的导航性能和鲁棒性较差,基于衰减因子和噪声加权的自适应卡尔曼滤波技术,研究了组合导航系统在不确定性噪声干扰下的组合新算法。并在Matlab中进行了仿真实验,通过对比传统卡尔曼滤波技术,验证了新算法的有效性。并在Matlab中进行了无人机数据后处理实验。结果表明,改进的自适应滤波算法可以有效地降低不确定性干扰对组合导航系统的影响,从而提高了系统的导航性能和鲁棒性。      

顾及组合导航闭环反馈的变分贝叶斯自适应滤波优化算法

多传感器组合的方式可以较好地应对全球导航卫星系统信号被遮挡、干扰等情况下的导航定位问题,滤波方法是导航定位中将多源数据融合最常使用的方法之一。在滤波过程中,组合导航的系统噪声和量测噪声无法实时精确地测定,常通过自适应滤波的方法进行时间更新和量测更新的平衡解算。贝叶斯自适应滤波方法在很多时候具有较好的效果,但是和其他的自适应滤波方法一样,该类方法都需要进行自适应因子的选取。本文根据组合导航对于实时性要求及其闭环反馈的特殊性,在变分贝叶斯自适应滤波的基础上进行了算法的优化,给出了一种调节因子的动态计算方法,并以GNSS和惯性导航系统组合系统为例,通过模拟和实测试验进行验证。试验结果表明,本文算法不需要通过迭代计算的方法就可以获取高精度组合结果,提升了计算效率;对于真实的动态场景中,本文算法的调节因子动态自适应确定,结果更具有优越性。     

窄带与脉冲干扰对卫星导航信号载噪比的影响

现代电磁环境日趋复杂,导航接收机受到各式各样干扰的风险越来越高,窄带干扰和脉冲干扰就是对卫星导航信号常见的压制干扰手段. 不同的干扰信号具有不同的时频域特征,对卫星导航信号造成的影响也有很大差异,这种影响主要体现在信号的载噪比和误码率等方面. 针对目前国内脉冲干扰的性能研究不足的现状,通过对比窄带干扰性能评估方法提出了适应于脉冲干扰的抗干扰品质因数计算公式. 推导了脉冲干扰下在时域计算信号等效载噪比的方法,并对推导结果做了仿真验证,结果表明:不同占空比的脉冲干扰下,等效载噪比计算误差小于0.5 dB,结果较为准确.      

卫星导航信号窄带干扰抑制技术研究

介绍了基于预测的干扰抑制技术,简述了预测滤波器工作原理及最小均方误差算法（LMS算法）,针对LMS算法的不足,给出了LMS算法改进方案并将其应用于系统仿真模型。仿真结果表明：抑制滤波器有较好的窄带干扰抑制能力,改进的LMS算法能够有效地提高系统的抗干扰能力。     

一种抑制GPS射频干扰的空频自适应处理算法

为了提高窄带干扰与期望卫星信号同向时的抑制性能,提出了一种新的空频自适应滤波算法。该算法首先利用频域实系数自适应滤波对信号进行预处理抑制窄带干扰,然后在频域直接对处理后的信号进行空频自适应处理抑制宽带干扰。算法在预处理时采用自适应滤波可有效减少期望卫星信号的损失以及SFAP导向矢量误差。仿真实验表明,相对于普通的空时及空频自适应处理算法,新算法有效地提高了输出信干噪比,在干扰与信号同向的情况下也能表现出优良的处理性能。     

卫星导航干扰抑制与信号增强算法研究

针对功率倒置(PI)抗干扰算法只能抑制干扰而不能增强导航信号问题,采用级联空域抗干扰算法．第一级通过并行基于正交子空间投影的PI算法处理消除强干扰,然后第二级利用卫星导航信号循环平稳性对期望信号进行波束形成,增强卫星导航信号,进一步提高信干噪比．最后通过仿真验证该方法的有效性．      

一种单星约束的空时自适应抗干扰算法

针对全球卫星导航系统面临的各种宽带和窄带干扰,单一的空域处理技术不能有效地一起去除的问题,提出了空时自适应滤波算法。该算法通过分析基于线性约束最小方差准则的空时域单星单约束抗干扰算法对卫星信号的影响,论述了在带有圆心和不带圆心的均匀圆阵上应用单星单约束抗干扰算法,Matlab仿真结果表明较少阵元的带圆心阵列可以有效抑制多个宽带干扰和窄带干扰,比基于普通圆阵的单星单约束抗干扰算法更具有效性。     

北斗系统RNSS服务下行导航信号应用模式及使用建议

北斗系统已向全球用户提供3个频段5个民用信号（B1I、B1C、B2a、B2b、B3I）的导航定位和授时服务,结合北斗系统导航信号特点及北斗系统建设发展规划,采用长期积累的实测数据和动态车载实验数据对北斗下行导航信号进行了测试和评估,提出了多频选择模式下的双频、三频一阶消电离层和三频二阶消电离层的最优多路径组合方法,讨论并给出了用户单频、双频、三频定位模式及使用建议：单频用户优先使用B1C、B2a,双频用户优先使用B1C/B2a组合,三频用户优先使用B1C/B2a/B3I,为用户正确使用北斗下行导航信号提供支撑。     

双源信号深组合导航在新一代运载火箭制导系统中应用初探

针对进一步提高新一代运载火箭入轨精度的问题,本文在分析运载火箭制导系统基本结构的基础上,对采用我国北斗系统与捷联惯性导航系统双源信号深组合导航方式在新一代运载火箭制导系统中的应用进行了初步的探索。结合新一代运载火箭的新特点,从北斗系统与捷联惯性导航系统双源信号深组合导航方式的结构和适用条件两个方面进行了简要的分析。其研究成果可为我国新型运载火箭制导系统的研制提供一定的理论依据和技术支持。     

基于新息χ~2检测的扩展抗差卡尔曼滤波及其应用

针对INS/GNSS松组合导航中GNSS因信号受到遮挡和干扰而产生的位置、速度观测故障问题,研究了新息χ~2检测算法,在此基础上提出了一种扩展抗差卡尔曼滤波,对容易受到遮挡和干扰的GNSS位置、速度观测量进行了抗差处理,解决了在缺少多余观测量时难以进行抗差滤波的问题,最后用实测数据对算法进行了验证。实验结果表明,基于新息χ~2检测的扩展抗差卡尔曼滤波在没有多余观测量的情况下也能够有效抑制观测粗差的影响,提高组合导航系统的稳定性和可靠性。     

随机共振算法在北斗微弱信号捕获中的应用

为了提高北斗二代卫星接收机的捕获灵敏度,提出了一种基于自适应随机共振算法的微弱北斗信号捕获方法。将DBZP（Double Block Zero Padding）方法和自适应随机共振算法相结合,消除了导航数据位和NH码跳变的影响,显著提高了信噪比,能够实现微弱北斗信号的高灵敏度快速捕获。仿真结果验证和实际测试表明,该方法应用于微弱环境下的北斗信号捕获实时性好、灵敏度高,具有较高的应用价值。