基于信号模拟器的接收机抗干扰测试方法研究

为了衡量导航终端接收机的抗干扰性能,满足产品测试需求,针对干扰信号的复杂特点,研究了导航终端接收机的抗干扰性能测试方法。针对几种典型的干扰信号进行分析和仿真,得到最佳干扰效果。同时利用软件的信号模拟发生器,改变干扰类型、干扰强度以及干扰频段,对卫星导航软件接收机的抗干扰能力进行了测试,仿真实验验证了测试方法的可行性。     

卫星导航系统抗干扰问题研究

针对卫星导航系统的脆弱性和干扰来源,对卫星导航系统的抗干扰技术进行了研究,重点对接收机天线、射频前端、基带处理三大模块的抗干扰技术以及自适应滤波技术进行介绍和分析,对各类抗干扰技术所能抑制的干扰类型、抗干扰原理、发展状况进行阐述。分别总结了窄带干扰、宽带干扰、多径干扰适用的抗干扰技术、研究热点及存在的问题,提出了卫星导航系统抗干扰技术的发展趋势。     

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。     

针对抗干扰天线的GNSS非平稳干扰技术研究

针对GNSS抗干扰天线阵列，提出基于非平稳干扰信号的信号体制设计，以提高对GNSS信号的干扰效果.通过构造针对GNSS抗干扰天线阵列的干扰场景，对不同体制的非平稳干扰信号进行仿真.针对采用空频抗干扰算法的抗干扰天线，通过非平稳干扰信号对GNSS信号进行干扰，其干扰效果相对传统宽带扩频干扰，可以提高干扰效果在10 d B以上.所设计的干扰体制的非平稳特性打破了天线阵列抗干扰算法设计的前提(干扰信号广义平稳)，对此类抗干扰算法的性能产生较大影响.     

GPS消除电子干扰和多路径效应的新方法

GPS信号是比较脆弱的，易受电子干扰和多路径效应的影响。就干扰和多路径效应对GPS的威胁进行了探讨，比较了传统与现代抗干扰技术的优缺点，重点介绍自适应DBF算法在GPS接收机部分的应用，依据是否使用导航辅助信号，将自适应DBF算法分为非盲和盲算法。自适应DBF算法并非万能，要根据接收机用途和具体使用环境，将该算法与时域滤波和频域滤波等技术有机结合起来，才能获得最佳抗干扰效果。     

电磁干扰对GPS双频接收机定位精度的影响

分析了载频干扰对GPS定位精度影响的基本原理。通过设置不同的载频干扰环境,检验了双频GPS接收机在L_1和L_2载频干扰下的定位精度。同时通过分析记录卫星信号信噪比和伪距误差的变化以及双频接收机电离层修正误差,对干扰导致的接收机定位误差原因进行了分析。从而为现有GPS接收机在复杂电磁环境下的使用和事后数据处理提供了依据和参考。     

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.     

卫星导航信号电文加密技术研究与评估

全球导航卫星系统民用信号的信号结构公开等特点,使得民用接收机受到了各种欺骗干扰的威胁。针对不同的欺骗干扰攻击,对比分析了不同电文加密技术的鲁棒性。分析表明,电文加密技术不能应对转发式干扰攻击。在对比了椭圆曲线数字签名(ECDSA)和时间效应流丢失认证(TESLA)的基础上,提出了ECDSA和TESLA组合的导航信息认证(NMA)方案。该方案解决了传统NMA的运算量和时间同步等问题。以扩频码身份认证(SCA)技术为例,仿真评估了电文加密身份认证技术的性能。仿真表明,参与身份认证能大大提高接收机的抗干扰性能。      

卫星导航接收机抗欺骗干扰方法研究

在分析各种可能的欺骗干扰方法的基础上,研究了欺骗干扰信号的特性,并从信号体制设计和接收机信号处理两个不同层面提出了一系列通用的抗欺骗措施,可直接用于关键民用基础设施GNSS接收机的抗欺骗设计。     

卫星导航接收机中多波束抗干扰技术

抗干扰是卫星导航接收机中一项重要的技术。提出了一种卫星导航接收机中的新型多波束抗干扰方法,该方法能够较好地兼顾零陷深度与卫星信号增益的矛盾,达到抑制干扰的同时增强卫星信号强度的目的。通过大量仿真实验分析了波束数目、波束分配方式以及波束指向偏差对抗干扰性能的影响。仿真结果和性能分析验证了该方法的有效性和可行性。     

GNSS软件接收机通用模块设计与实现

通过研究通用GNSS软件接收机软件的建模方法,提出了一种适用于GPS/Galileo软件接收机的架构设计方法以及一套通用的模块设计方法。为今后实现实时的多模软件接收机打下了基础,而且其中的各类算法模块、处理模块、图形模块具有很强的通用性,可复用于其他接收机系统。软件运行结果达到各项指标要求和具有硬件接收机数字中频信号采样后的所有功能。     

卫星VLBI测轨资料处理中的电离层延迟改正

结合我国探月项目卫星VLBI测轨资料分析中的实际需求讨论了两个问题：一是在S、X波段时延测量精度均为1ns情况下，电离层延迟改正所能够达到的精度；二是在飞行器VLBI测轨过程中，不能确保S、X波段双频观测情况下获取电离层时延改正的可能途径，包括借助于相关电离层模型、利用常规VLB1历史观测资料积累、借助于局域GPS观测网和IGS网单站GPS测量以及借助于专门设计的单站GPS测量等。最后对电离层VLB1和GPS技术实测结果进行了比较和问题分析。     

北斗接收机位置解算算法及验证

接收机位置解算作为卫星导航定位中极其重要的一环,所使用算法的正确与否,直接影响到定位精度。文中使用诺瓦泰接收机采集到的北斗星历数据和伪距观测量,对北斗接收机位置解算的经典算法,包括北斗卫星位置的解算算法和最小二乘法接收机位置解算算法,进行了计算及分析验证。结果表明,利用北斗空间控制接口文件所提供的算法计算所得卫星位置三维误差均在10 m以下,使用最小二乘法解算出的接收机位置三维误差均在5 m以下,均满足北斗官方性能规范要求,从而验证了算法的正确性以及可行性。      

Access to the EGNOS signal in space over mobile-IP

The EGNOS service will provide better positioning availability and accuracy than that from the standalone GPS solutions. However, in order to access the EGNOS service, the end user needs to access the corresponding GEO satellites that broadcast the augmentation information for the region. This is not a problem normally for aviation and maritime applications because an open sky is always available for such applications. However, an open sky is not always available for land applications because of the obstacles in the vicinity of the end users, for example, in the city canyons. The situation gets worse for the regions at high latitudes because the elevation angles to the GEO satellites are rather low (e.g. 4–22° in Finland). This article describes briefly the SISNeT technology, designed and developed by the European Space Agency, which allows accessing the EGNOS SIS via the Internet. It will describe in detail the handheld SISNeT receiver, designed and developed by the Finnish Geodetic Institute under ESA contract. The SISNeT data server is an IP-based server that acquires the EGNOS messages from an EGNOS receiver, and broadcasts them over the Internet in real-time. The handheld receiver consists of a GPS PC-card receiver, a GPRS (or GSM) card phone, and a pocket PC as the host platform. The receiver software is a Windows CE-based package with a multi-process and multi-thread architecture. It simultaneously receives: (1) the EGNOS SIS over a GPRS wireless connection and the Internet and (2) the NMEA messages from a serial connection to a GPS receiver. It decompresses and decodes the EGNOS messages, and utilizes the information in the messages to estimate the EGNOS-corrected coordinates, which are finally delivered to the end user via a virtual COM port. The virtual COM port has been implemented as a stream interface driver in the Pocket PC. It can be accessed in the same way as the physical COM port in a GPS receiver is accessed. Therefore, it is easy to interface to any third-party applications. The test results show that the handheld SISNeT receiver can provide a positioning accuracy of about 1–2 m for the horizontal components, and 2–3 m for the vertical component in real time. Due to the poor performance of the wireless connection, 10–30% of the EGNOS messages can be lost depending on the services provided by the wireless network operators. The impact of the messages lost on the positioning accuracy is about 0.5 m in both the horizontal and vertical components. Electronic Publication     

A study on the dependency of GNSS pseudorange biases on correlator spacing

We provide a comprehensive overview of pseudorange biases and their dependency on receiver front-end bandwidth and correlator design. Differences in the chip shape distortions among GNSS satellites are the cause of individual pseudorange biases. The different biases must be corrected for in a number of applications, such as positioning with mixed signals or PPP with ambiguity resolution. Current state-of-the-art is to split the pseudorange bias into a receiver- and a satellite-dependent part. As soon as different receivers with different front-end bandwidths or correlator designs are involved, the satellite biases differ between the receivers and this separation is no longer practicable. A test with a special receiver firmware, which allows tracking a satellite with a range of different correlator spacings, has been conducted with live signals as well as a signal simulator. In addition, the variability of satellite biases is assessed through zero-baseline tests with different GNSS receivers using live satellite signals. The receivers are operated with different settings for multipath mitigation, and the changes in the satellite-dependent biases depending on the receivers’ configuration are observed.     

TEQC数据质量检查和界面开发

TEQC被广泛地应用于大地型GPS接收机的观测数据数据预处理,可以对观测数据进行转换、编辑和质量检查,因TEQC最初是面向Unix系统,使用borlandC语言开发,因其交互性差,对其界面利用VC＋＋进行开发。     

GNSS自适应抗干扰软件研发平台

介绍了我们研制的全球导航卫星系统（GNSS）自适应抗干扰软件研发平台的组成与功能。自适应抗干扰平台主要由数据源单元,抗干扰算法单元,软件接收机单元,定位结果显示单元组成。该平台可用于各种GPS抗干扰算法的验证与比较。该平台目前是基于GPS来开发的,将来也可以用于其它卫星导航系统抗干扰算法的研制。     

GPS接收机硬件延迟时变特性分析

在全球定位系统(Global Positioning System,GPS)中,接收机硬件延迟引起的码偏差和相位偏差是影响精密授时、电离层建模以及非差模糊度解算的重要因素。利用GPS对电离层总电子含量进行估计和建模时,通常假定GPS接收机硬件延迟偏差是稳定不变的量,对其可能存在的波动及影响因素考虑不充分。因此,对GPS接收机硬件延迟偏差的时变特性进行分析,有助于提高电离层电子含量估值的准确性和可靠性。分析了GPS接收机差分码偏差(differential code bias,DCB)和差分相位偏差(differential phase bias,DPB)单历元及单天解的时间变化特性,并对温度变化与接收机DCB、DPB变化之间的相关性进行了实验探究。结果表明,接收机重启前后其DCB值会发生突变,重启之后接收机DCB和DPB大约需要25 min才能趋于稳定。接收机DCB和DPB并不能长期保持稳定,实验数据显示,在2~3 h内,DCB的变化量可以达到0.8 m左右,DPB的变化量可以达到4 mm左右,接收机DCB和DPB的波动与周围环境温度的变化具有较强相关性。     

估计接收机差分码偏差的GPS/BDS非组合精密单点定位模型

在传统多系统非差非组合精密单点定位（precise point positioning,PPP）模型中,电离层延迟会吸收部分接收机码硬件延迟,其估计值可能为负数。提出了一种估计接收机差分码偏差（differential code bias,DCB）参数的GPS（Global Positioning System）/BDS（BeiDou Navigation Satellite System）非组合PPP模型,将每个系统第1个频率上的接收机码硬件延迟约束为零,对接收机DCB进行参数估计,达到了分离电离层延迟和接收机码硬件延迟的目的,降低了接收机钟差和电离层延迟的相关程度。利用4个多星座实验（multi-GNSS experiment,MGEX）跟踪站的GPS/BDS数据进行了静态和动态PPP试验,结果表明,与不估计DCB参数的PPP模型相比,采用估计DCB参数PPP模型后,静态模式下定位精度和收敛速度平均提高了29.3%和29.8%,动态模式下定位精度和收敛速度平均提高了15.7%和21.6%。