基于匹配滤波方法的直接序列扩频系统伪码捕获性能分析

通常对匹配滤波法伪码捕获的性能分析都假设检测量独立。但对于实际的捕获系统,由于相邻检测量之间有公共的观测数据段,当伪码搜索间隔小于一个码片时,相邻检测量之间并不独立。建立了此条件下的基于匹配滤波的伪码捕获模型,并给出了高效的虚警分组验证策略,定义了该模型下的检测概率和虚警概率。用Monte Carlo方法分析了伪码搜索步进以及伪码相位偏移残差对捕获性能的影响。研究结果可用于指导扩频通信和导航系统接收机的设计。     

一种SINS/GPS深组合导航系统技术问题分析

为了满足高动态用户及强干扰条件下的应用需求,提出了一种基于卫星信号矢量跟踪的SINS/GPS深组合导航方法,设计了基于FPGA硬件平台的实施方案。利用组合卡尔曼滤波器反馈回路取代了传统接收机中独立、并行的跟踪环路,能够同时完成所有可视卫星信号的跟踪和导航信息处理;通过矢量跟踪算法对所有可视卫星信号进行集中处理,能够增强跟踪通道对信号载噪比变化的适应能力,从而提高接收机在强干扰或信号中断条件下的跟踪性能;根据SINS导航参数和星历信息推测GPS伪码相位和多普勒频移等参数,用以辅助卫星信号的捕获和跟踪,能够大大缩短接收机的搜索捕获时间,并增强接收机在高动态条件下的跟踪性能。基于矢量跟踪的深组合方法不仅在GPS信号短暂中断期间,能够保证系统的导航精度和可靠性,而且在强干扰环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能。     

GPS接收机伪距测量方法研究

介绍了一种高精度伪距测量方法。该方法通过位同步、帧同步、码捕获、码跟踪算法以及载波辅助技术等方法来获取高精度伪距测量值。重点研究了秒模糊度、毫秒模糊度和毫秒内的精度测量方法,得到了通过设置码跟踪环的相关间隔来设置其测量精度的方法。实验结果验证了算法的可行性。     

基于伪码测距技术的无线定位系统设计与仿真

分析、研究了伪码测距技术的基本原理和基于伪码测距技术对空间中目标进行单点静态无线定位的实现方法,重点研究了载波分离与解调、伪码捕获与伪码跟踪等核心模块.采用MATLAB对系统方案进行仿真,验证方案的合理性;在Modelsim软件中采用Verilog语言对伪随机序列的生成载波调制载波分离与解调以及伪码同步进行仿真.根据系统功能,参考软件无线电的设计思想,设计了工作在2.4 GHz频段、基于伪码测距技术的无线定位系统硬件平台方案.文中采用理论研究仿真与实际测试对伪码测距技术进行研究实现,采集记录了测试数据,并进行了分析,为后续的方案改进提供了数据参考.      

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。     

BOC调制信号抗干扰能力分析

抗干扰能力是卫星导航信号设计的一项重要考核要素。目前典型的方法是采用抗干扰品质因数、伪码跟踪精度下降来衡量。但是该抗干扰品质因数不能反映码速率对抗干扰能力的贡献,而伪码跟踪精度下降则不够简捷。提出了能够反映伪码速率贡献的载波跟踪抗干扰品质因数,以及能够简捷地反映伪码跟踪抗干扰能力的伪码跟踪抗干扰品质因数。采用所提出的两项指标,对二进制偏移副载波BOC(Binary Offset Carrier)调制这一新型卫星导航信号进行了抗干扰能力分析。结果表明,同码率BOC调制信号载波跟踪抗干扰能力比BPSK调制信号强,伪码跟踪抗干扰能力比BPSK调制信号弱。     

多普勒与伪码相位值结合的A-GPS快速定位算法研究

辅助全球定位系统通过蜂窝网基站提供给A-GPS接收机捕获辅助信息、辅助星历、时间与概略坐标,解决了微弱信号下的定位问题。从信号捕获到完成跟踪,解码导航电文需要经历相关锁定、相位锁定、比特同步、帧同步等过程,在信号很弱以至于无法实现帧同步、不能解调卫星TOW的情况下,常规定位算法无法实现定位。文中提出多普勒与伪码相位结合的A-GPS快速定位算法,利用伪码相位值进行伪距重构法消去整数毫秒伪距中隐含的公共误差,利用多普勒定位提供的初值保证初始位置和时间误差在0.5光毫秒以内,实现了粗时间、粗位置辅助下利用多普勒与伪码相位值的A-GPS快速定位。     

圆周移位在伪码补零BDS信号捕获算法中的应用

D1导航电文中加入了NH码,且D2导航电文的速率也比GPS信号的快很多,使得BDS的信号结构增加了捕获难度。采用伪码补零的方法可以对BDS信号进行有效捕获,但是该方法积分时间较长导致捕获耗时变长。本文提出了一种基于圆周移位的改进伪码补零算法,将搜索中复杂的载波剥离运算用计算量很小的频谱序列的搬移操作来代替,使算法复杂度大幅下降。试验结果表明,该方法可以有效减少运算量和捕获耗时。     

基于SIC的伪卫星系统抗远近效应捕获算法研究

地基伪卫星系统中由于远近效应的影响,近场伪卫星信号可能对远场伪卫星信号形成压制干扰,导致远场伪卫星信号无法被捕获. 针对该系统中使用的跳时直接序列扩频(TH-DSSS)信号的捕获问题,引入串行干扰消除(SIC)技术,缓解伪卫星系统中的远近效应问题,通过本地重构强信号和干扰对消降低强信号对弱信号捕获的影响,并从理论和仿真两方面对其性能进行了分析. 仿真结果表明,相比传统未采用干扰消除的捕获算法而言,基于SIC的信号捕获方法在不改变伪卫星基站结构和接收机框架的基础上,可有效降低远近效应的影响,提高弱信号捕获概率,扩大系统工作范围,从而为接收机在强远近效应场景下的捕获、跟踪和定位解算提供有效保障.      

高动态宽带信号码跟踪方法仿真分析

针对高动态场景,单独的码环路很难实现跟踪,由于高动态载波跟踪的算法很成熟,通常应用载波跟踪结果对码环路进行辅助,针对窄体制信号,这种方法可以帮助消除码环的动态误差,但对宽体制信号来说,辅助力度减小。从高动态宽带信号码跟踪误差门限以及跟踪精度入手,分析了单独码跟踪算法的易失锁性,理论和仿真验证应用高动态载波跟踪结果辅助码跟踪算法的有效性,且具有高的跟踪精度。这为导航接收机的跟踪算法提供了理论依据。     

GPS软件接收机精确载波频率捕获算法分析与实现

采用基于快速傅里叶变换（FFT）的并行码相位搜索捕获算法实现GPS信号的捕获,根据相位关系对载波频率进行精化,使其满足跟踪模块的需求。在分析算法的基础上,通过对模拟信号和实测数据进行捕获实验,实现了对载波频率的精化,获得精确频率可直接用于后续跟踪环路。     

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GPS单频软件接收机的捕获与跟踪算法实现

在分析基于软件无线电全球定位系统（GPS）接收机结构的基础上,研究了GPS单频软件接收机的捕获和跟踪算法,并基于MATLAB平台在PC上仿真了GPS单频软件接收机样机。信号捕获采用基于快速傅里叶变换（FFT）的并行码相位搜捕算法;信号跟踪联合使用超前滞后非相干延迟锁定环和科斯塔斯环的跟踪环结构。采用实测数据对信号捕获、跟踪算法进行了分析和验证。结果表明：仿真的GPS单频软件接收机具备基本的基带信号处理功能。     

Exploring differences of visual attention in pedestrian navigation when using 2D maps and 3D geo-browsers

ABSTRACT

Despite the now-ubiquitous two-dimensional (2D) electronic maps, three-dimensional (3D) globe viewers, or 3D geo-browsers such as Google Earth and NASA World Wind have gained much attention. However, the effect of such interactive 3D geo-browsers on spatial knowledge acquisition and decision-making is not well known. This study aims to explore the potential benefits of using interactive 3D geo-browsers in three processes of pedestrian navigation (self-localization, spatial knowledge acquisition, and decision-making) in digital environments. We employed eye tracking to show differences of visual attention in pedestrian navigation between a 2D map (Google Map) and a 3D geo-browser (Google Earth). The results indicated that benefits and drawbacks of 3D representations are task dependent. Participants using the 3D geo-browser had an extensively visual search resulting in significantly longer response time than the 2D participants for spatial knowledge acquisition, whereas 3D users performed a more efficient visual search and resulted in a better navigation performance at complex decision points. We speculate that the inefficient knowledge acquisition when using the 3D geo-browser was most probably due to information overload and obstructed views. Landmarks in photorealistic 3D models assisted recall of spatial knowledge from mental maps, which contributed to efficient decision-making at a complex turning point. These empirical results can be helpful to improve the usability of pedestrian navigation systems.     

一种融合动态预测的感知哈希目标跟踪算法

为实现静态背景下的目标跟踪,采取基于DTC的感知哈希生成算法提取目标感知哈希摘要,比较汉明距离实现模板匹配。针对跟踪效率不足的问题,提出了一种范围与方位融合预测策略,其中范围预测是预测目标出现的范围,缩小模板搜索区域;方位预测在范围预测的基础上寻找一条便捷的搜索路线,将已跟踪得到的坐标要素简化为单一的方位角要素,结合预测模型预测目标方位,挖掘出一种模板匹配终止条件,在适当的深度终止窗口遍历。试验结果证明,范围预测对跟踪效率提升明显,预测范围缩小n倍时算法效率提升约n²倍,方位预测可在范围预测的基础上提升约16%的效率。     

接收机温启动状态下辅助长码快捕的钟差预测算法

卫星导航接收机中,时间是影响长码快捕实现的重要因素。接收机钟差预测是压缩码相位不确定范围,减少信号搜索范围的一个方面。提出利用递推阻尼最小二乘法进行二阶钟差模型参数在线解算,并在温启动状态下利用存储的这些参数进行钟差预测的算法。以一款温补晶振为例进行了实验验证,数值结果表明该算法可以将钟差误差范围压缩6倍,将有效地辅助长码快捕的实现。     

Analysis of Galileo E5 and E5ab code tracking

The world of global navigation satellite systems has been enhanced with several new or improved signals in space aiming to optimize accuracy, reliability, navigation solution, and interoperability between different constellations. However, such developments bring various challenges to the receivers’ designers. For example, acquisition and tracking stages turn into more complex processes while handling the increasing bandwidth requires additional processing power. In this context, we study the code tracking of Galileo E5ab in a full band or of only one of its components, i.e., either E5a or E5b. More specifically, an architecture for tracking the E5 pilot channel as an AltBOC(15,10) or BPSK(10) modulation is introduced, and the performance of well-known discriminator types is analyzed using analytical derivations and simulations of linearity and stability regions, thermal noise tracking errors, multipath error envelopes and tracking thresholds. Different parameters, such as the front-end filter bandwidth, the early/late chip spacing, un-normalized and normalized discriminators, are taken into consideration. The results obtained are used to illustrate the main advantages and drawbacks of tracking the E5 signal as well as to help defining the main tracking loop parameters for an enhanced performance.