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。     

北斗系统信号NH码处理方法研究

北斗系统的中圆地球轨道卫星及倾斜地球同步轨道卫星信号中调制有1kbit/s的NH码。NH码的存在会造成传统的频率跟踪环路鉴别器错误输出,并且会对导航数据解码造成影响。在对上述问题分析的基础上,提出了采用二相反正切鉴别器来克服NH码跳变的影响,并利用相关法去除导航数据中的NH码后获取导航电文。最后将所提出的上述算法应用于北斗软件接收机的跟踪环路及数据解调环节,实测数据处理结果表明了算法的有效性。     

北斗B1C信号联合捕获策略

目前对含有导频通道的新信号的捕获研究,主要是设计联合捕获算法,提高功率利用率以提升接收性能,分为等长与非等长相干积分联合算法两类. 本文针对北斗B1C信号,深入分析了三种等长相干积分联合算法的加权问题,并解释了相干联合与差分联合算法的联系. 理论和仿真结果表明,相干联合算法具有更优的性能;进一步,本文结合最优相干积分时间理论给出捕获参数设计方案,对比了不同场景条件下等长与非等长相干积分联合算法的性能,给出了捕获B1C信号的优化策略.      

BDS空间信号监测精度分析

为了验证BDS空间信号精度,借鉴Galileo空间信号监测精度SISMA的原理,采用亚太区域仿真的测站数据评估BDS空间信号性能。分析结果表明,利用亚太局域完好性监测网络对经过亚太上空的BDS在轨健康卫星的SISMA监测结果,满足生命安全服务SOL(Safety-Of-Life)要求,可信度为100%(除C12是97.92%以外)。     

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。     

BOC信号改进码相位捕获算法研究

BOC(binary offset carrier)信号自相关函数存在多值性,BOC信号的捕获不能简单地移植GPS信号捕获算法。在分析经典并行码相位算法和BOC信号互相关特性基础上,仿真分析了并行码相位搜索算法对BOC信号进行捕获的有效性,并针对经典算法在低信噪比条件下捕获信号存在的不足,对经典算法进行了改进设计,并利用改进算法对多种BOC信号进行了仿真分析。结果表明,本文提出的改进捕获算法适用于BOC(pn,n)信号(p为整数),扩展了经典算法的适用范围,且与经典算法相比,改进捕获算法对所给定BOC信号能够改善捕获信噪比10dB,可显著提高接收机捕获灵敏度,对接收机BOC信号捕获算法设计具有重要意义。     

BDS与GPS群延迟的异同分析与应用

针对BDS群延迟与GPS群延迟在定义以及导航定位应用中的差异问题,该文提出了在当前各接收机生产厂家输出的BDS广播星历RINEX 2.1x格式不统一情况下,BDS广播星历群延迟信息的正确使用方法,以及在进行导航定位解算时应该注意的问题。从观测方程出发,详细阐述BDS-TGD与GPS-TGD的异同,针对当前的BDS广播星历现状,通过对比分析得出各接收机生产厂家对BDS广播星历群延迟信息的处理方式,并给出各种情况下该信息的正确使用方法。利用实测的BDS观测数据进行实验取得了良好的定位效果。该文对于BDS群延迟定义的认识及其在导航定位应用中正确使用具有一定的参考价值。     

卫星导航信号捕获的一种高效相关算法

信号捕获的相关层实现在整个接收机的硬件资源中占据了重要的比重.为了能够降低量化损耗和减少相关层所需的硬件资源,论文提出了一种高效的相关算法.相比传统实现方法,论文所提算法能够将加法树所需硬件资源降低1／2,同时量化损耗减少约0.3 dB.该算法对卫星导航接收机的低成本和低功耗实现具有重要的参考价值.      

BDS在电动船智能充电装置中的应用

海上电动船已被普遍应用于海洋科考活动,但其电能的补给多依赖于岸基充电设备和人工回收,补电效率低下. 文中设计了一种以海洋能为能源的电动船智能充电装置,可利用风能、潮流能多能互补模式为水面电动船提供便捷充电. 利用北斗卫星导航系统(BDS)的导航与通信功能实现充电装置的定位,并引导电动船到达充电装置所在海域. 此外,岸基终端通过BDS实现装置工作状态的信息反馈,以获得电动船实时充电状态. 该装置可提高海上电动船电能的补给效率且能量来源清洁.      

频域叠加的大频偏导航信号捕获算法

在卫星导航接收机的设计和实现过程中,信号捕获是卫星信号同步的关键步骤。只有捕获到了正确的相位和多普勒信息,才能初始化跟踪环路,进而完成信号的同步。针对高动态接收机在大频偏条件下实现信号捕获需要进行多次频域搜索,计算量成倍增加的问题,该文以GPS系统为例,分析了多普勒频偏对相关峰的影响,利用频域叠加技术设计了在多普勒频移过大条件下的信号捕获方案。分析结果表明,该捕获方案可以完成大频偏下的信号捕获,降低了多次频域搜索带来的计算量,并且具有较好的捕获性能。     

一种改进的GPS时频同步捕获算法研究

对GPS时频同步捕获算法进行了研究,分析了一维和二维捕获算法的特点,在已有算法基础上,提出了一种改进的一维时频同步捕获算法,与修改前的捕获算法相比,算法捕获门限的设定简单,且提高了捕获概率;与二维捕获算法相比,显著提高了信号捕获的速度。     

基于卡尔曼滤波方法的BDS/GPS动态伪距单点定位算法研究

为了解决在单系统动态过程中伪距单点定位精度不足的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波并顾及多普勒频移的双系统伪距单点定位算法。通过实测数据的处理发现,在静态和慢动态两种测试环境下,基于卡尔曼滤波方法并顾及多普勒频移算法定位精度要优于最小二乘算法。     

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。     

BDS卫星端DCB不同表达对单点定位精度的影响

考虑到北斗卫星导航系统(BDS)的B1B2,B1B3及B2B3之间硬件延迟(DCB)值存在一个闭合差,分析BDS卫星端DCB改正公式不同表示方法在3种采样率下对定位精度的影响,分别进行了伪距定位和精密定位解算。结果表明,不同采样率的DCB改正后SPP下精度改善在m级,提高10%~80%;动态PPP下精度改善在dm~m级,提高50%~90%。改正公式的不同DCB表示方法对精度影响在cm量级,在SPP中可忽略该误差,动态PPP中建议取DCB改正均值作为最终改正值。     

基于DSP辅助的伪随机码快速捕获实验分析

提出了利用DSP进行辅助捕获的PN码快捕实现新方法。利用DSP强大的数据处理能力，通过软件算法估计出接收信号和本地产生PN码信号的相对时延，指导串行搜索系统从接收信号最可能的相位位置附近开始搜索，从而达到快捕的目的。实验结果表明：通过DSP器件进行辅助捕获，不仅能在很短的时间内完成PN码的捕获；同时，通过对“超前码片数”置不同的值，可以很方便地控制串行捕获电路从开始捕获到完成捕获所需的捕获时间。     

基于FPGA的高动态P码直捕算法设计与实现

长周期精密测距码（P码）的直接捕获技术对提高导航接收机的性能十分关键,为了设计出高动态、低信噪比环境下的P码快速直接捕获接收机,采用部分匹配滤波器组实现伪码时域并行搜索,结合小点数的快速傅里叶变换（FFT）,将匹配滤波器输出的部分相关值进行功率谱分析,完成多普勒频率偏移的并行搜索。硬件实现时结合FPGA的特殊结构,提高资源利用率,同时采用并行流水机制处理ADC的采样信号,对于每一个采样点,均可以在下一个采样点到达之前完成该点的码相位和频率的二维搜索。对比国内外P码接收机的研究成果,算法在捕获时间上有很大改进。在信号功率为-165 dBW,伪码相位±1 s的时间不确定度,以及多普勒频率偏移±16 kHz的条件下,捕获时间小于10 s,完全适用于高动态环境下的P码快速直接捕获。     

紧致的Hilbert曲线Gray码索引算法

Hilbert曲线具有良好的聚簇性,使其成为设计全球立体网格多维数据索引的重要工具。但当数据集在不同维度上的分布密度存在较大差异时,常规Hilbert曲线索引会出现大量的冗余。对此,本文基于Gray码推导分析了Hilbert曲线索引的构造特点,进而设计实现了紧致Hilbert曲线索引算法,在保持Hilbert曲线良好聚簇性的同时,避免了数据维度分布差异带来的索引冗余问题。试验结果表明,相比常规Hilbert索引,紧致Hilbert曲线索引计算复杂度相当,在实例数据测试中编码耗时减少约40%,索引存储空间减少约46%,排序速度约为Hilbert排序的4.3倍。     

基于北斗系统的LBS在景区智能导游系统中的应用

旅游业已经成为我国国民经济的重要支柱,但是各景区普遍存在服务能力有限、方法欠佳等问题,导致游客满意度不高,投诉事件屡见不鲜,景区管理难度较大。LBS是近年来国内外在导航应用领域中的一个热点,应用比较广泛。本文介绍了基于北斗的LBS的功能及应用前景,并在此基础上,研究了景区智能导游系统,分析了系统结构和工作模式,给出了系统建设方案,探讨了该系统在景区管理中的作用。     

基于四叉树和纠错编码的数字图像水印算法

提出了一种基于四叉树和纠错编码的数字图像水印算法。实验结果表明,该方法简单高效,可嵌入的数字水印信息容量大,而且通过对传统方法的比较,本方法不可见性好,对一般的图像处理和攻击如JPEG压缩、滤波、加噪声、旋转、缩放等有很好的鲁棒性。