卫星信号模拟器研究现状及发展趋势

卫星信号模拟器是一种高精度的标准信号源,可以产生卫星导航信号,为导航接收机的研制开发、测试提供仿真环境,是导航接收机设计的必备辅助工具。详细介绍了卫星信号模拟器的国内外研究动态,总结了国内外在该领域的技术现状,最后,对卫星信号模拟器的未来发展趋势做了探讨。     

集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证

电离层闪烁造成GPS接收机测距误差增大、以致强闪烁条件下的频繁周跳和卫星信号失锁,集成闪烁仿真功能的GPS信号模拟器能够为接收机抗闪烁算法研究和性能测试提供必要的信号源。首先设计了基于AJ-Stanford模型和Cornell模型的电离层闪烁仿真软件,可以灵活配置闪烁时间、数据更新周期以及各模型参数,从而得到闪烁影响下的GPS信号幅度衰落及相位波动序列;然后开发了集成电离层闪烁仿真功能的数字中频GPS信号模拟器,该模拟器作为抗闪烁研究平台工具,可以灵活调整闪烁卫星号、模型及相关参数、开始时间和持续时间;其设计正确性通过实验室自研的软件GPS接收机得到了验证。     

基于GNSS多径信号的反射面参数估计算法

全球卫星导航系统（GNSS）多径信号广泛存在于城市峡谷等复杂导航定位场景中. 多径信号在干扰GNSS接收机并造成系统定位精度下降的同时,也为接收机提供了周边反射面环境信息. 在码相位延迟幅度联合跟踪算法（CADLL）实现GNSS多径信号感知和特征参数提取的基础上,设计实现了基于粒子滤波的反射面参数估计算法. 该算法可以在GNSS多径环境中增强接收机的环境感知能力,相关环境信息可应用于场景感知、避障、路径规划和定位增强等领域. 静态环境下进行GNSS多径信号采集和算法测试,实验结果表明该算法能够有效估计反射面位置参数,反射面方位角均方根误差（RMSE）小于10°,反射面俯仰角RMSE小于5°,反射面距离RMSE小于10 m.      

基于Matlab/Simulink的数字中频GPS信号软件模拟器

在对中频GPS信号理论建模与分析的基础上，采用Matlab／simulink构建了一种精确的数字中频GPS信号软件模拟器，考虑了噪声、欠采样以及接收机时钟误差等的影响。软件模拟器的实现采用matlab代码编程与Simulink模型混合的方式，方便了不同算法的实现。与射频GPS信号模拟器相比，该软件模拟器具备设计灵活、可扩展、易于使用等诸多优点。     

基于GPS软件接收机的SINS／GPS紧组合系统仿真

为了系统验证SINS／GPS紧组合系统的性能,基于GPS软件接收机,进行了仿真系统构建。仿真系统由轨迹发生器、GPS中频信号模拟器、IMU信号模拟器、GPS软件接收机、SINS导航解算模块、组合滤波算法和导航性能分析模块等部分构成,其中详细设计了GPS软件接收机中的捕获和跟踪算法、SINS解算以及基于伪距和伪距率的组合滤波算法。仿真结果表明：紧组合导航系统收敛性较好,能够一定程度上抑制惯导系统误差的积累,有较好的导航性能。设计的该系统满足紧组合导航系统性能验证的需要,也为后续的超紧组合研究奠定了良好的基础。     

卫星导航接收机兼容性测试评估技术研究与实现

随着卫星导航系统的快速发展,兼容性已经成为接收机性能测试的一个重要指标。在分析导航信号的兼容性时,通常会采用载噪比来表征所接收信号的质量。基于该原理,提出了一种关于导航接收机兼容性的测试评估方法。为了实现兼容性的测试及评估,首先搭建了一个接收机测试评估平台,然后给出了接收机兼容性的评估准则,最后根据所设定的测试场景对接收机兼容性进行了测试并对其性能做出了评估。     

导航中频测试数据生成系统若干关键技术研究

在卫星导航系统接收机开发过程中,导航数字中频数据是测试评估导航接收机基带处理电路和导航信号处理算法的重要基础。基于软件模拟的测试数据生成技术灵活方便,但逼真度不高。本文研究多径信号的精确模拟仿真方法,实现多径信号的延时、衰减。以及动态环境下,不同多径的多普勒修正。在信号仿真过程中,本文加入了射频前端和ADC的模拟,研究了其对导航中频信号带宽、功率、载噪比的影响,提高了信号模拟的逼真度。     

GPS中频信号模拟研究

研究了GPS中频信号数据的模拟。在分析GPS中频数字信号模型的基础上，研究了中频信号模拟的结构及实现，包括GPS信号传播环境模拟、GPS发射信号模拟、滤波和量化过程，最后给出模拟器的软件实现。本文的研究对GPS的工程应用和软件接收机的研究具有一定的理论和工程意义。     

弱GPS/GLONASS信号捕获算法研究

本文给出了GPS/GLONASS双模接收机的总体设计方案,重点对弱信号环境下的接收机信号捕获进行了讨论,采用并行码相位搜索方法和改进的循环相关算法分别对GLONASS信号和GPS信号进行捕获;并利用真实数据对双模接收机性能进行了仿真研究,重点对接收机捕获弱信号的能力,以及在不同信噪比和不同累加数据长度下的捕获概率进行了讨论,结果表明该双模接收机在不需要较长数据长度的情况下能够捕获低信噪比环境下的卫星导航信号,提高了接收机的灵敏度。     

GPS信号强度变化对接收机数据质量的影响分析

由于卫星信号强度对接收机跟踪具有重要影响,将模拟器设置为不同大小的电平播发不同强度的GPS信号,以测试和芯星通（UB4B0）接收机跟踪卫星的情况;并将接收机采集的原始数据转换为RINEX格式的观测值文件和星历文件,通过星间单差、站星双差的方式计算伪距和载波相位的双差残差。通过对比不同信号强度下的卫星数和零基线双差残差,利用Matlab软件绘图,进一步分析GPS信号强度变化对接收机数据质量的影响。     

导航综合基带的设计与实现CSCD

中国区域导航定位系统(CAPS)是我国一种具有自主知识产权的新型卫星导航系统.基于卫星转发地面产生的导航信号的工作模式,实现卫星导航功能.导航综合基带是CAPS主控站的重要终端设备.利用无线电软件设计思想,设计了导航综合基带总体架构.采用标准面向仪器系统的PCI扩展(PXI)机箱结构,基于总线设计,可扩展性强.基带的关键技术包括发射信号的频率补偿技术,高精度接收技术,设备高稳定时延保持技术.实际测试结果表明:该导航综合基带性能良好,伪码测量精度优于0.20 ns,通道时延稳定度优于0.25 ns,频率补偿精度优于0.8 Hz,满足CAPS的需求.     

GPS／BD2／GALILEo反射信号接收机兼容分析与设计实现

探讨了多系统反射信号接收机GNSS—R的关键技术,介绍了基于FPGA＋DSP平台的GNSS—R接收机多系统兼容方法。通过数据插值技术、存储CA码发生器技术、FFT频域搜索CA码相位和载波多普勒频移技术,利用分段积分和FFT技术得到反射信号的复相关功率值等技术,解决了多系统在采样、捕获、跟踪、处理等方面的兼容性问题。搭建了验证系统,实现了对多系统反射信号接收机的信号的兼容处理。     

卫星导航欺骗干扰信号检测技术综述

卫星导航欺骗干扰信号检测是卫星导航接收机实施欺骗干扰抑制、防止产生错误定位和测速、定时信息的必要步骤.在介绍了导航战背景下卫星导航欺骗干扰技术的基础上,分析比较了当前主要卫星导航欺骗干扰信号检测技术的实现难度、效果和场景适应性,指出了现阶段卫星导航接收机端最具研究价值的欺骗干扰信号检测技术.最后对欺骗干扰检测技术研究的趋势和发展方向进行了总结展望.      

基于GPS软件接收机的抗窄带干扰方法

针对硬件接收机中传统抗干扰方法成本高、体积大、功率大和环境受限等问题,提出了用GPS软件接收机作为抗干扰算法研究平台,用子空间分解的时域滤波法和频域滤波法消除窄带干扰,其中频域滤波法中干扰频率分量置零有时会引起信号在时域波形畸变。为了解决该问题,提出了用广义延拓插值法,得到干扰频带去除干扰后的广义延拓插值估计信号。实验仿真结果表明,两种方法都能有效而可靠地去除窄带干扰,基于广义延拓插值的频域滤波法更显其优越性。     

基于矢量跟踪的GNSS／SINS相干深组合系统研究

为满足组合导航系统在高动态环境下的性能要求,设计基于矢量跟踪的GNSS／SINS相干深组合导航方法。利用矢量跟踪环路将所有可视卫星的跟踪和导航解算融为一体,增强通道间的辅助;高动态对载波跟踪影响更大,在通道预滤波中将码环载波环分别用独立的滤波器处理,组合滤波中采用通道间差分降低滤波状态维数,提高计算效率。引入惯导的加速度辅助本地信号参数预测,较精确地测量卫星视线方向的加速度,减小接收机在高动态时段的剩余动态,提高本地信号参数的预测精度。基于矢量跟踪软件接收机搭建相干深组合仿真系统,实验表明该方法在高动态等环境下能提高信号跟踪性能,改善系统的精度、可靠性。      

GPS软件接收机系统设计及仿真实验研究

软件接收机通道模块设计体现着软件算法的核心,接收机运行控制设计决定着整个软件系统的循环。在接收机通道状态分析的基础上设计实现了GPS单频软件接收机,并对自行开发的C/A码信号仿真器产生的数字中频信号进行了实验,分析了捕获和跟踪状态中通道重要参数的时间序列关系,验证了时域串行搜索捕获策略、超前—滞后非相干码跟踪环路以及直方图位同步算法的正确性和通道模块结构设计的合理性。     

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。     

多传感器与道路网数据用于汽车导航的研究

对车载导航系统中GPS接收机，车论计数器和电子罗盘传感器数据与导航电子地图所提供的道路网络数据进行了综合处理，建立了道路网络数据的网络拓扑关系，在此基础上提出了基于道路网络拓扑关系，利用GPS接收机，车轮计数器和电子罗盘传感器对汽车进行实时定位的算法。最后，对导航中汽车的定位误差进行了分析。实验证明，GPS接收机，车轮计数器和电子罗盘传感器与道路网络数据综合，在导航过程中能够补偿GPS信号技失，实时、高精度、高可靠性地确定汽车的位置。