卫星导航系统导航信号与导航电文设计中的时间要素

从时间要素考虑，卫星导航系统如何支持用户对卫星钟误差的改正，如何支持用户进行实时、无整周模糊地伪距测量以及如何支持多系统兼容定位等，是导航信号与导航电文设计中必须解决的问题。本文在对国外卫星导航系统导航信号与电文设计进行分析研究的基础上，对这些问题进行了一些探讨。     

一种基于功率可行域的卫星导航欺骗干扰评估方法

针对欺骗干扰评估场景复杂、反欺骗策略繁多等所导致的量化评估难度大的问题,建立了欺骗对抗场景到欺骗对抗效果的评估模型和映射过程,并从欺骗对抗场景中的功率空间和欺骗对抗效果中的欺骗有效概率出发,设计了基于欺骗有效功率可行域的评估方法与指标。仿真结果表明,该评估方法可以实现不同反欺骗策略之间性能的量化对比,能够为接收机反欺骗算法选择和优化提供量化评估方法。     

卫星导航系统导航电文结构的性能评估

介绍了卫星导航系统导航电文的内容组成与结构特点,在考虑导航电文结构设计中影响导航电文性能的各种因素的基础上,提出了导航电文结构性能评估的一般准则与方法。作为应用实例,对GPS和GLO-NASS导航电文结构的性能作了初步分析和评估。     

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.      

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。     

欧洲全球导航卫星系统EGNOS进展

欧洲的全球导航卫星系统(GNSS)的开发分为二个阶段,第一阶段(GNSS—1)的主要任务是发展EGNOS系统,第二阶段(GNSS—2)的主要任务是发展欧洲自己的全球导航卫星系统,即伽俐略(Galileo)卫星。EGNOS的全称是欧洲静止     

全球导航卫星系统的新进展

本文综合介绍了于 2 0 0 4年 9月 2 1日至 2 4日在美国加州举行的“全球导航卫星系统” 2 0 0 4年年会(GNSS2 0 0 4 )会议的主要议题 ,并对其中我们可能关切的方面进行了重点介绍。①美国的GPS连续运行站网(CORS)。CORS由美国大地测量局 (NGS)主持运行。用户可以通过NGS网络 ,获得用户的GPS待定点相邻的CORS站 (三个以上 )的GPS相应载波相位和码距 ,以支持用户的GPS准实时或后处理定位。NGS也可以为用户通过网络提供GPS定位计算服务 ,这一服务可以在用户提供待定点的观测资料后的几个小时内完成 ,称为NGS的在线GPS定位服务。CORS目前在美国已有 5 0 0余个站。②GPS系统的进展。GPSⅡR型卫星从体形和功能方面都比较优秀 ,使GPS卫星在轨的位置误差显著降低 ,测距精度提高近一倍 ,目前GPSⅡR型卫星截止至 2 0 0 4年 1月 1日时有 9颗在轨。③利用L1 ,L2频道的GPS空基增强系统 (WAAS)。在美国大部分地区WAAS系统的水平精度可达 1～ 2m ,垂直精度可达 2～ 3m。④GPS信号的重构。美国已发展了一种高度逼真的和适应各种情况的虚拟GPS信号系统 ,这种虚拟发射装置可以是陆基的 ,空基的 ,或者星基的。GPS接收机可以利用这一虚拟的GPS信号进行精密定位。⑤Galileo卫星导航系统运行的准备工作。欧洲空间局已经重新和?     

导航信息对抗技术研究

卫星导航手段的成功应用深刻地影响着现代信息化条件下的作战模式,针对卫星导航的信息对抗对未来战争影响巨大。研究了GNSS框架下导航信息对抗方案和需要解决的关键技术问题,并利用卫星导航信号模拟器、GNSS接收机、组合导航设备等进行了相关技术试验,得到了有意义的结论,为导航战提供了参考。      

基于 GPU 的 GNSS 信号跟踪设计与实现

软件接收机在数据后处理、算法设计与分析等方面发挥着重要的作用。由于传统的软件接收机均是由CPU 处理器实现,处理效率低下。图像处理单元是高度并行化的处理器,将导航信号处理中并行程度高且对时间要求最为严格的跟踪环节与GPU 的并行处理结构有机结合,能大大提升程序的效率。本文解决了采用GPU实现信号跟踪的关键技术,给出了相关的设计方案,并实现。试验结果表明：采用GPU 实现信号的跟踪,其效率提升了112.5倍。     

面向多接收模式的GNSS互操作信号调制

针对互操作信号在性能与处理复杂度上平衡点不唯一的特点,提出了一种非匹配接收模式下的信号性能评估方法,在此基础上为北斗二期B1频点互操作信号提出了4种参考调制方案,并从综合接收性能的角度给出了一种优选方案。与国际上现有的互操作信号调制方案相比,本文提出的优选方案可获得最小的解调损失以及最佳的跟踪性能,在处理方式灵活性方面具有其独特的优势,可以作为我国自主GNSS信号体制设计和优化的一种可行的参考方案。     

可配置多模GNSS信号捕获技术研究

本文分析了四大卫星系统之间的差异性,讨论了卫星信号兼容处理的可能性。使用了可配置的思想设计多模GNSS卫星信号捕获结构,主要分析了GPS L1、BDS B1I、GLONASS L1和GALILEO E1B频点民用码的捕获方法。通过设置初始化参数,可以配置其中关键部分的组成,使其在每一次处理过程中都可以处理特定的卫星信号。最后,使用Verilog HDL语言对其中的部分子单元进行仿真实现,验证了设计的可行性。      

卫星导航信号差分联合信道组合捕获策略

为了充分利用新一代复合卫星导航信号数据分量和导频分量的功率,提出了差分联合数据/导频信道组合捕获技术,包括差分比较信道组合技术和差分相干信道组合技术。通过数学分析,证明了新建差分联合数据/导频信道组合捕获技术的虚警概率和检测概率的解析表达式。为了支持理论分析,运用Monte Carlo仿真对提出的捕获技术进行性能分析。分析结果表明,新建捕获技术比传统捕获方法能够提供更加优良的性能,提高了卫星导航接收机在弱信号环境下的捕获灵敏度。     

利用GNSS干涉信号振荡幅度反演土壤湿度

根据干涉效应和GNSS接收机信噪比估计方法,推导了利用GNSS干涉信号幅度进行土壤湿度反演的模型,建模过程考虑了天线增益、土壤介电常数和噪声的影响。提出了使用AMPD算法从含有噪声的归一化干涉功率曲线中提取干涉峰值与谷值,进而反演了土壤介电常数与土壤湿度的方法,并对其进行了仿真。结果表明,利用提取出来的干涉谷值进行反演性能比峰值好,相对稳定准确的卫星仰角范围为5°~25°,湿度大于0.06cm~3/cm~3时反演结果更为准确,标准差在0.01cm~3/cm~3左右波动。     

GNSS模拟器中频源D/A设计与实现

为了满足GNSS卫星信号模拟器高速数模转换需求,设计了一种基于AD9779A的高速数模转换电路.利用FPGA控制AD9779A实现了具有上变频功能的中频源数模转换,将10 MHz基带数字导航信号上变频到210 MHz的中频模拟输出.本设计在满足射频模块的输入要求同时对通常采用的在内插基础上进行数模转换的方法进行了改进,使电路更加简单、易于集成和模块化.     

发射信号不完善性对卫星导航系统内及系统间干扰的影响分析

研究了3种典型的卫星发射信号不完善性——载波泄漏、互调失真和杂散辐射对于卫星导航信号的接收所带来的干扰,通过信号建模以及谱分离系数、码跟踪谱灵敏度系数和等效载噪比的解析计算对干扰效果进行量化分析;针对GPS和Galileo系统L1/E1频段的信号进行了多层次的仿真计算,给出了综合考虑噪声、信号损耗、外源干扰、GNSS系统内和系统间干扰,以及3种信号不完善性单独作用、两两组合和综合作用下的结果,其中对于GPS L1C/A短码考虑了电文调制对线谱的影响。结果表明,当总的不完善干扰功率水平达到一定程度后,其对接收机信号捕获跟踪和解调的影响大于系统间干扰,不能忽略。     

GNSS软件接收机中信号捕获新算法

利用频域圆周移位与时域载波剥离等价的原理,提出了一种新的捕获算法。通过对输入信号频谱序列的圆周移位操作,代替在不同载波Doppler搜索单元下对输入信号的重复性的载波剥离和FFT操作,在码相位和多普勒单元的二维搜索过程中,只需对输入信号进行一次FFT操作。新算法有效地缩短了捕获时间,且不影响捕获概率和捕获精度。实验结果证明,该算法可以正确地完成信号捕获,并节省了近50%的捕获时间。     

EMD在建筑物GNSS振动信号分析中的应用

从建筑物的全球卫星定位系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)监测信号中提取变形信息能够为建筑物沉降分析、安全警报提供可靠的技术支撑,是建筑物安全监测的关键。本文利用经验模态分解(EMD,Empirical Mode Decomposition)方法对GNSS监测数据进行了逐级分解,获得了显著的周期性信号、趋势性信号和高频信号,并分析了其对应的各尺度变形的物理机制。其中周期性信号和趋势性信号分别可能是由太阳照射周期和天气变化引起,而高频信号应是风振导致。实验结果表明,EMD方法能够准确识别GNSS监测数据中的多尺度的变形信息,为进一步的安全监测和预报提供可靠的基础。     

GNSS双频兼容互操作接收机信号捕获方法

随着我国北斗导航系统“全球组网”序幕的拉开,设计实现接收机的兼容互操作功能已变成接收机设计领域的一个研究热点。文中针对GNSS双频兼容互操作接收机信号捕获环节设计中遇到的处理时间长、捕获精度低、硬件资源消耗大、兼容性差等问题,设计一种基于频域处理的信号捕获算法。该算法在传统频域捕获的基础上,优化频域转换资源利用与遍历方式,在能量累加方面加入相干与非相干累加方式,达到微弱信号捕获。借助Xilinx软件Vivado及其仿真工具,对整个捕获系统进行了仿真实现,验证了算法设计的准确性,本算法可以捕获信号功率-135 dB以上的信号,可捕获的载波多普勒频率范围满足实际工程需求。在实际工程验证中,本算法能较好地满足工程应用性能要求。