基于FPGA的导航接收机跟踪环路设计与实现

现阶段导航接收机设计的基本架构是FPGA＋DSP或者FPGA＋ ARM 的工作方式。接收机存在研发时间长,研发难度较大的特点,且DSP/ARM 处理环路跟踪的同时需处理协议上的许多操作,在实现上较为复杂,实时性不高。基于SOC技术,利用Xilinx公司提供的协处理器软核代替DSP部分功能,用于在单片FPGA内实现导航接收机的跟踪环路,并根据实际情况,设计了硬件加速器和相关值预处理模块,利用时分复用的方式节约了硬件资源,在单片FPGA上实现了跟踪环路的设计,降低了硬件成本,为高性能导航接收机芯片设计提供了一种思路。     

一种GNSS码跟踪环路中的多径抑制方法

主要介绍了一种在GNSS信号中抑制多径信号的鉴相方法,接收机接收到的GNSS信号中往往包含多径信号,GNSS信号进行下变频生成中频信号后,进行模数转换;将经过模数转换后的GNSS信号进行载波剥离,得到I路和Q路的信号,在码跟踪环路中,对I路和Q路信号进行码剥离,得到多径信号的互相关功率后,采用基于精密TK采样间隔的TK—EML5鉴相方法,能够起到有效地抑制多径信号的效果。     

基于卡尔曼滤波的GPS高动态载波跟踪环路设计

针对高动态环境会使接收机接收信号载频上产生很大的多普勒频移及其变化率,普通的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪等问题,通过综合分析传统的二阶叉积自动频率控制环(CPAFC)辅助三阶锁相环(PLL)的高动态载波跟踪环路,以及卡尔曼滤波器在动态跟踪中的优势与劣势,该文设计了一种基于卡尔曼滤波的二阶CPAFC辅助三阶PLL的GPS高动态载波跟踪环路。通过仿真分析证明,新的环路能更好地适应动态性,整体跟踪性能更好;并且在信噪比较低的情况下,环路优势更明显。     

GPS码跟踪环自适应多径消除算法

根据多径信号的产生机理,在对GPS接收机中的码跟踪环多径信号模型研究的基础上,提出了采用自适应滤波的来消除GPS多径效应的算法。自适应滤波的方法不需要估计模型的系统参数,而直接通过自适应滤波将多径信号滤除。在有噪声的情况下,自适应滤波的RLS算法是最小二乘意义下的最优估计,仿真的结果表明采用自适应滤波算法可以快速的消除多径的影响,修正鉴相函数的过零点偏差,提高码跟踪环的跟踪精度。由于自适应滤波算法是递推算法,易于软、硬件实现。     

AItBOC信号码跟踪性能研究

通过分析A1tBOC（15,10）信号的功率谱密度、自相关函数,得出该信号在码跟踪性能上的理论优势,并根据Betz码跟踪评估理论仿真分析了接收机前端带宽、相关器间隔、环路鉴别器类型、载噪比以及全频带和单边带两种接收方式对该信号码跟踪精度的影响,并且通过与BPSK（10）、BOC（15,10）和单边带AltBoc（15,10）信号对比,得出AltBOC（15,10）信号在码跟踪精度上的优势,为AltBOC接收机设计提供理论依据。     

GPS码精密跟踪环路的研究

为了实现卫星移动环境下GPS信号码相位的精密跟踪,推导出了常见鉴相器增益的形式,得出鉴相器增益越大、环路的牵引速度越大、稳态跟踪精度越差的推论;讨论了相关间距、环路带宽和相关器增益对码环路跟踪的影响,分析说明相关间距的减小较动态减小来说对跟踪更为有利。用Matlab仿真平台验证了推论和分析的正确性,并提出了一种基于窄相关和点积功率型码鉴相器的更为合理的环路设计方案。     

GPS信号跟踪的多径影响分析与仿真

多径信号是GPS定位的主要误差源之一。码和载波跟踪环是GPS接收机的重要组成部分，它们直接决定了接收机的性能，因此当前多径消除技术研究的核心即是从跟踪环内部着手研究。本文仔细分析了GPS接收机信号跟踪环以及多径信号对跟踪精度的影响，对伪距码与载波相位多径误差进行了比较，并且通过仿真结果和图表阐明了码和载波相位多径误差之间的协同关系。     

基于QBOC码的BOC信号码跟踪环路的性能分析

在Galileo系统建设和GPS现代化的进程中,为实现与BPSK（Bi-phase Shift Keying）的频谱分离,采用了BOC（Binary Offset Carrier）调制。BOC调制在码跟踪精度、多径抑制等方面比BPSK调制具有更好的性能,但其自相关函数的多相关峰特性使得在测距中可能产生偏差,因此,消除相关峰的模糊度是BOC信号接收中非常关键的问题。介绍了一种基于QBOC码的BOC信号码跟踪环路（“BOC十QBOC-BOC”）,并推导出该环路码跟踪性能的解析表达式,最后的仿真结果验证了理论推导的正确性,可为BOC信号接收机的设计提供参考。     

基于SoC的导航接收机闭环跟踪环路设计与实现

在传统基于FPGA+DSP架构的导航接收机中,跟踪模块处于开环处理模式,存在实时性和可靠性差的问题,同时现场可编程逻辑门阵列(FPGA)和数字信号处理(DSP)之间大量的数据通信导致了 IO资源和功耗的增加.基于片上系统(SoC)架构提出了 一种卫星导航接收机的闭环跟踪环路方案,整个跟踪处理过程在FPGA内实现了完整的...     

GNSS接收机观测数据多径效应分析方法研究

多径效应是影响GNSS接收机观测数据质量的主要误差因素之一。首先,介绍了多径效应及其信号特性,分析了多径效应对GNSS接收机伪距测量和载波相位测量的影响,阐述了三种GNSS接收机观测数据多径效应分析方法,并结合实际观测数据给出了多径效应分析结果,最后介绍了几种常用的多径效应抑制方法。     

GNSS信号多径误差非包络评估方法

针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)信号体制评估过程中,多径误差包络评估方法给出了多径误差的上界,并没有反映反射信号载波和子载波相位引入的码跟踪误差问题,提出了一种码跟踪多径误差非包络评估方法。该方法将反射信号的码相位延时映射到载波和子载波相位延时,为码跟踪多径误差提供了准确的理论值,而且避免了多径误差包络方法求包络曲线的过程。给出了该方法的理论表达式,对BPSK、AltBOC、MBOC和BOC信号进行了多径性能仿真,并与多径误差包络评估方法进行了对比。理论和仿真结果表明,本文方法能准确的估计码跟踪多径误差,为GNSS信号多径误差测量值提供有效的理论指导。     

GPS接收机中抗多路径干扰技术研究

从多路径信号对码跟踪精度的影响入手,得出在多路径干扰下,用窄相关器可以部分修正多路径对码环的跟踪误差。微脉冲相关技术与宽的标准相关器和窄相关器在伪距测量精度上相比是一种性能非常好的抗多路径技术。     

扩频测距系统中多径信号伪码跟踪误差分析及消除技术

多径是扩频测距系统的主要误差源之一。介绍了多路径存在条件下码跟踪误差产生的机理,然后对常见的三种多径消除技术-窄相关、Early Late Slope（ELS）和Multipath Estimating Delay Lock Loop（MEDLL）-的原理进行了分析,通过对其性能的仿真与分析比较,指出：在存在多路径干扰时,增加码跟踪环路的相关器数目有助于提高码跟踪的精度,但在一定的处理条件下,码环处理数据的实时性会下降。     

GPS信号多路径分析与处理技术

描述了GPS信号传输过程中的多路径问题，分析了多路径产生测量误差的机理，给出了多路径消除的处理技术，包括空间域和时间域的最新方法，指出了未来多路径问题需要重点关注，尤其是对高精度卫星导航应用领域。     

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。