庄国[1]2004年在《GPS信号和导航数据处理若干问题研究》文中指出本文首先回顾了GPS的发展,简述了GPS信号和导航数据处理研究情况,然后详细分析了GPS信号进行测量的数学模型和主要误差源。论文的第二部分研究了考虑副瓣的GPS多径跟踪误差。基于引用文献中为了简化不考虑自相关副瓣的情况,本章不作近似直接用采用C/A码的自相关函数,着重以非相关早减迟延时锁定环和反正切载波相位跟踪的科斯塔环来分析跟踪误差,分析了多径码相和载波相位跟踪误差一般形式的曲线,分析了副瓣的影响,比较了不同的早减迟间距对码相和载波相位跟踪误差的影响,最后对比了载波相位和码相伪距的多径误差。计算机仿真表明:在不同段中,跟踪误差包络内部曲线的形式是不同的;C/A码自相关副瓣对较长时间相对多径延时的码相和载波相位跟踪误差有影响;采用窄相关器不仅可以减小码相位跟踪误差,也可以减小载波相位跟踪误差;码相跟踪误差和载波相位跟踪误差并不是一直同号的。论文的第叁部分是最小二乘估计和卡尔曼滤波,首先列举了最小二乘和扩展卡尔曼滤波基本方程,然后根据在GPS中的应用,设计了卡尔曼滤波具体的公式,用GPS接收机采集原始数据,包括伪距、多普勒观测值和星历数据,着眼于实际工程需要,最小二乘算法得到的定位精度和稳定性不能满足要求,用卡尔曼滤波替换最小二乘,以提高系统性能。通过可用性、测量精度和平滑程度方面的比较表明卡尔曼滤波解算获得的导航定位数据稳定性更好、可用性更高,测量精度也要好一些。论文的第四部分为广域差分GPS系统,研究了广域差分GPS系统的数据处理,重点讨论了卫星位置差分改正、卫星时钟差分改正、电离层延迟改正。由于码伪距最小二乘运算获得的定位精度不能满足要求,于是通过Hatch载波相位平滑辅助来提高伪距测量精度,完成了差分部分算法程序实现,并在硬件平台上进行了实测。论文的第五部分为多普勒频移对GPS信号的影响和多普勒补偿。首先讨论了二相码的距离、速度分辨力和模糊函数,之后分析了码和载波多普勒频移对GPS信号的影响,普通GPS接收机通过跟踪相位来得到多普勒频移的较好补偿,鉴于此先详细公式推导了二阶DPLL,给出了无噪声和有噪声环路的跟踪误差曲线,由于二阶DPLL动态跟踪性能较弱,需要对DPLL的进行改进,扩大其动态跟踪范围,来提高其动态跟踪性能。本文引入了校正辅助的二阶DPLL,给出了无噪声和有噪声时的跟踪误差曲线,仿真表明校正辅助的二阶DPLL比纯二阶DPLL有更好的动态跟踪性能。
贺成艳[2]2013年在《GNSS空间信号质量评估方法研究及测距性能影响分析》文中提出GNSS（Global Navigation Satellite System）导航信号是卫星导航系统最重要的组成部分之一，导航信号质量的优劣，将直接反映卫星导航系统的PVT（Position, Velocity, Time）性能，同时也能够反映卫星有效载荷的工作状态及各种电性能指标。进行GNSS空间信号质量的评估，是卫星导航系统设计和运行过程中最重要的环节之一，不仅可以为导航系统信号设计、关键技术在轨验证提供技术手段和支撑，还可以监测评估其他导航卫星系统，为自身科学研究和应用提供有价值的参考。为保证给用户提供高质量服务，GPS和Galileo均已建设配套的导航信号质量监测评估环境，在对各自卫星系统下行信号质量进行监测和评估的同时，还积极监测分析其他国家卫星导航信号。论文开展的GNSS空间信号质量评估方法的研究，其成果在我国北斗卫星导航系统的信号设计、信号体制验证、性能指标评估、完好性监测、卫星故障快速定位等方面，将发挥非常重要的作用。其成果不仅可以推动我国卫星导航信号体制设计和评估理论的发展，得到准确的信号质量评估结果，还可为系统的维护和管理提供决策支持信息，保证系统的高质量服务，有利于提高北斗卫星导航系统在国际上的影响力，具有重要的应用价值。同时，该论文的研究成果也将会在国际领域的合作中产生影响并发挥重要作用。本论文主要针对GNSS空间信号质量评估内容及方法、GNSS空间信号畸变现象产生机理、GNSS空间信号畸变对测距性能影响叁个方面来展开研究，并在文章的最后给出GNSS信号质量评估结果。文章的主要内容可归纳为：（1）GNSS信号体制论文较详细地研究了国际上已建成或正在建设的GNSS各类调制信号的产生机理及信号特点，并分析不同调制方式下导航信号的码跟踪性能和抗多径性能，在此基础上，给出了目前及将来GNSS可能采用的信号体制，为提炼GNSS空间信号质量评估对象及评估准则提供参考依据。（2）GNSS空间信号质量评估的对象及评估准则在分析GNSS信号体制的基础上，结合信号体制设计的理论值或标准图形曲线、卫星载荷研制技术要求或地面测试结果、接口控制文件（ICD）等公开服务性能规范，论文详细地研究了GNSS下行信号的评估对象及相应的评估指标，提出了GNSS空间信号质量评估准则，为GNSS空间信号质量评估提供判断依据和准则。（3）GNSS空间信号质量评估方法论文分别从卫星射频信号监测数据、卫星信号离线采集数据、监测接收机测距数据、干扰监测数据、标校数据和气象监测数据等方面，对信号质量评估所需的各种数据处理方法（包括数据预处理方法）进行了详细介绍。并依据信号体制设计要素、卫星导航信号PVT性能评估内容、有效载荷研制技术要求，提炼信号质量评估单项要素内容及综合评估内容。本论文详细介绍了各项评估内容的评估算法，并建立了一套信号质量评估方法体系，能够全面分析接收GNSS空间信号质量。（4）信号畸变模型库论文创新性的研究了GNSS导航信号各类常见畸变，给出了数学分析模型，建立了信号畸变模型库，分析了各类畸变对信号质量评估结果和测距性能的影响。对载波泄漏和频谱不对称畸变、码片波形畸变、码间串扰畸变、多径畸变、干扰和噪声畸变、杂散和AM-AM饱和失真、AM-PM失真等的产生机理进行深入研究，定性或定量的给出了各种信号畸变对信号质量评估结果的影响，并基于分析模型，严格推导出各类畸变最终可能对测距性能的影响。为多次故障排查与定位提供了依据。（5）GNSS空间信号质量评估结果分别从射频仪器监测、功率及功率谱、测距码时域波形、调制性能、相关函数、测距稳定性、相干性、接收性能、多径性能和干扰分析等方面，对北斗、GPS和Galileo在轨卫星进行了全面的信号质量监测与评估，论文中有针对性地展示出了具有代表性的典型结果。
叶加伟[3]2009年在《GPS接收机捕获跟踪算法研究及FPGA设计》文中指出全球定位系统(Global Positioning System—GPS)是新一代卫星导航定位系统,具有全球、全天候、连续、高精度导航与定位功能,能够为广大用户提供精确的叁维坐标、速度和时间信息。因此,GPS系统被广泛地应用于生活中的各个领域。GPS系统用户主要是各种型号的接收机,而捕获跟踪技术是接收机的关键技术,同时也是一个技术难点。在GPS接收机中,导航电文是用户定位和导航的数据基础,为了得到导航电文必须要对GPS信号进行捕获跟踪。本文详细研究了GPS信号捕获跟踪技术,并进行了FPGA设计。本文首先概述了GPS系统信号结构和GPS接收机工作原理,对GPS信号调制机理进行详细地阐述,重点分析了C/A码生成原理和特性。其次叙述了GPS信号捕获的基础理论,重点研究时域滑动相关捕获方法,深入分析其算法和性能。用MATLAB中Simulink软件包搭建了可自由修改参数的GPS中频发生器,并在此平台上,对GPS信号时域滑动相关捕获算法进行仿真与分析。接着重点研究了GPS信号跟踪技术,系统分析码跟踪环路和载波跟踪环路结构框图以及算法。在码跟踪环路方面,选用并分析了能分离载波的非相干超前滞后码锁定环的工作机理。在载波跟踪环路中选用对导航电文数据相位翻转不敏感的科斯塔斯环,并用数学模型分析GPS信号的解调过程。之后对整个跟踪环路进行MATLAB仿真,结果表明环路参数设计满足要求,并能成功解调出GPS导航电文。最后本文在QuartusⅡ环境下完成对GPS信号捕获跟踪系统的FPGA设计。根据对相关器硬件结构框架,对算法中各个模块的实现进行详细的说明,包括顶层设计到CA码、NCO等重要模块设计,并给出了仿真结果。
卢丹[4]2013年在《稳健的全球卫星导航系统抗干扰技术研究》文中指出全球卫星导航系统能为海、陆、空叁大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，广泛应用于军事和民用中，已成为当代发展最快的信息产业之一。然而，由于接收到的卫星信号淹没在噪声中，很容易受到各种有意和无意射频干扰的影响。当干扰功率超出了扩频增益所能处理的门限时，导航接收机将失锁，从而无法提供导航服务。本文对基于天线阵列的稳健的卫星导航抗干扰技术进行了系统的研究，所取得的主要研究成果为：1.研究了多类干扰共存时的抑制技术。针对同时存在的欺骗式干扰、压制式干扰、卫星多径信号干扰，提出了一种基于卫星信号来向已知的通用的多类干扰抑制算法。首先分析欺骗式干扰和卫星信号之间的相关性，根据不同的相关性采用相应的干扰子空间估计方法，然后通过向干扰正交补空间投影抑制干扰，最后利用低副瓣常规波束形成技术减少卫星多径干扰信号，同时使天线方向图主瓣指向卫星信号方向。新算法对干扰类型要求稳健，仿真数据验证了算法的有效性。2.研究了基于卫星信号来向估计的自适应抗干扰算法。首先利用干扰正交补空间投影技术抑制干扰，然后根据扩频码具有周期重复的特点，对阵列投影后数据和周期延迟数据的互相关矢量采用CLEAN算法估计卫星信号来向，最后，利用估计的卫星信号来向进行波束形成。该方法解决了直接利用扩频码周期重复特性进行干扰抑制无法满足定位要求的问题，在阵元数小于卫星信号数的情况下也能工作，因而较稳健。仿真数据和实测数据验证了算法的有效性。3.研究了盲自适应抗干扰技术，提出了基于卫星信号特点的新的空域解重扩算法并扩展到空时域。该算法也可根据需要估计出卫星信号来向信息，因此，在空时自适应处理中可直接提供均衡算法所需要的卫星信号来向信息。新算法先利用子空间投影技术进行干扰抑制，再对投影后参考天线的信号进行捕获、跟踪并重扩卫星信号，利用重扩后的信号和投影后信号的互相关矢量对阵列进行加权，因而和接收机紧密耦合，较易工程实现。新算法不必估计卫星信号来向，对卫星信号源数和阵列误差不太敏感，因而更稳健。仿真数据和实测数据验证了算法的有效性。4.研究了高动态抗干扰算法。由于传统自适应波束形成技术形成的零陷太窄，无法跟踪高动态环境下干扰方向的快速变化。因此，联合零陷加宽和稳健波束形成技术，提出了一种稳健的宽零陷高动态抗干扰算法。新算法可以提高高动态环境中小快拍数下传统零陷加宽算法的性能和稳健性。仿真数据验证了算法的有效性。
朱珍珍[5]2011年在《卫星导航矢量跟踪关键技术研究》文中研究说明卫星导航系统在国民经济和军事斗争等诸多领域中的作用日益增强，卫星导航技术是当前世界大国和主要利益集团之间竞相发展和竞争的热点。随着用户对导航接收机性能需求的不断提高，传统标量跟踪技术越来越难以满足要求。矢量跟踪作为卫星导航领域中的一门新兴技术，在不增加用户接收机硬件的基础上，通过软件接收机，将各个通道的观测量作为一个整体进行处理，深入挖掘并充分利用不同卫星信号之间的相关信息，具有对瞬时丢失卫星的桥接能力、对卫星信号低载噪比忍受能力强、跟踪维度可控和抗干扰能力强等优点。矢量跟踪技术正受到越来越多的关注，是下一代用户接收机可能采用的关键技术之一。本文以××武器装备预研项目为牵引，以多个外协项目为依托，对矢量跟踪的若干关键技术进行了深入的研究，主要研究内容如下：1、研究了矢量跟踪的参数初始化问题。首先介绍了矢量跟踪参数初始化的基础知识，包括软件接收机、信号捕获、信号跟踪、导航电文提取和伪距定位解算等；其次针对频率精细捕获，介绍了传统相位关系法的基本原理和步骤，并分析了该方法的性能限制，在此基础上，提出了差分相干频率精细捕获的方法，给出了算法原理和详细实现步骤，并通过理论分析和仿真实验对传统相位关系法和差分相干法两种方法的性能进行了对比分析。2、建立了矢量跟踪的系统模型，推导了模型参数的解析表达式。首先从软件接收机结构的横向（信号跟踪和导航解算之间的关系）和纵向（不同信号通道之间的关系）两个角度出发，阐明了矢量跟踪与标量跟踪的本质区别，在此基础上，给出了矢量跟踪的基本实现框图和具体数据流向；其次针对伪码跟踪和载波多普勒频移跟踪，分别建立了矢量延迟锁定环路和矢量频率锁定环路的系统模型，推导了各自的观测方程，确立了相应的观测矩阵和观测误差协方差矩阵的解析表达式；从瞬时桥接能力、对低载噪比的忍受能力、卫星消失个数对矢量跟踪的影响叁个方面，仿真验证了所建立矢量跟踪模型和参数确定方法的正确性，并对矢量跟踪和标量跟踪的跟踪性能进行了对比分析。3、研究了矢量跟踪中的载噪比估计问题。首先介绍和总结了叁种传统载噪比估计方法，分析了各自的估计性能，得出增加噪声通道法最适用于矢量跟踪的结论，并阐述了另外两种方法不适合矢量跟踪的具体原因。在增加噪声通道法中，又通过理论和仿真对比分析了两种具体的方法：平方法和差分法，得出差分法优于平方法的结论。最后，针对矢量跟踪背景下突变载噪比估计问题，提出了一种自适应载噪比估计方法，通过对定义的时窗突变量进行实时统计实现对载噪比突变的检测，当载噪比处于一般情况时，采用计算效率高的差分法进行估计；当载噪比发生突变时，采用估计精度高的强跟踪滤波进行估计，兼顾了载噪比的估计精度和计算效率，满足了矢量跟踪的要求。本文系统地研究了矢量跟踪涉及的关键理论和技术问题，提出了相应的解决方法，并给出结论，相关研究成果具有较强的理论意义和一定的工程意义。
王新怀[6]2010年在《卫星导航抗干扰接收系统技术研究》文中提出随着现代科技的飞速发展,卫星导航作为一种全新的星基无线电导航方式,在军事领域应用越来越广泛,然而卫星导航系统信号弱、易受干扰的问题也越来越突出,因此迫切需要研究具有抗干扰能力的卫星导航接收系统。本文系统地总结了国内外卫星导航抗干扰技术的研究现状,分析和讨论了不同实现方式的优缺点。针对卫星导航信号特点,本文将最小均方算法(LMS)和递归最小二乘算法(RLS)分别应用于卫星导航抗干扰接收系统中,仿真并分析了不同采样数和不同干噪比时LMS和RLS算法对干扰产生零陷的影响。利用蒙特卡罗实验分别分析了存在阵列互耦、通道幅度和相位不一致情况下的干扰抑制性能。同时对两种算法复杂度、收敛性和抗干扰性能进行了分析与比较,为卫星导航抗干扰系统设计提供了理论依据和设计参考。本文在总结GPS信号结构和频率特性的基础上,分析了干扰对GPS接收系统的影响；提出了一种基于软件无线电技术的GPS抗干扰接收系统,并分析了系统所需的灵敏度、噪声系数、动态范围,仿真了射频模块的频率选择性、增益预算、噪声系数预算,选择了适合本系统的射频系统结构；分析了信号处理模块中A/D转换位数、采样频率与系统性能的关系,仿真并分析了信号处理模块中量化位数对系统抗干扰性能的影响,分析了系统电磁兼容中的干扰源和敏感源。在理论分析与仿真的基础上,本文设计了小型化的微带GPS天线阵；设计了射频模块,其中包括低噪声放大器、混频器、中频放大器和自动增益放大器、频率综合器；设计了高性能的信号处理模块,并对其进行了两代小型化和低功耗改进设计；实现了抗干扰算法的硬件程序；最后设计实现了电磁兼容的GPS抗干扰接收系统,并对系统的进行了测试。针对多模式卫星导航的发展趋势,本文总结并分析了各种模式的卫星导航系统信号特点和频率特性,提出了两种多模抗干扰接收系统的结构,设计了GPS/GLONASS抗干扰信号处理子模块和可用于多模式卫星导航抗干扰接收系统的多路输出DDS频率源。对多模式卫星导航抗干扰系统中关键器件之一的双频／多频功分器进行了研究与设计。针对双频功分器,提出了小型化双频双路微带平面功分器结构、小型化的双频叁路微带平面功分器结构、基于双模谐振器的双频双路微带平面功分器结构,采用奇偶模分析了设计的结构,推导得到了参数设计方程,为验证设计有效性,仿真并实测了多款双频功分器；针对多频功分器,提出了一种耦合式叁频双路微带平面功分器结构、叁频叁路微带平面功分器结构,给出了参数设计方程,加工了实物,仿真与实测结果吻合较好,所设计的功分器达到了较好的性能。
李妍妍[7]2014年在《GPS/INS耦合结构和融合算法研究》文中提出GPS/INS组合导航系统因GPS和INS优势互补特性,成为导航界被广泛关注的课题之一。本文从数据处理的角度对GPS/INS松、紧和深耦合导航系统进行了系统研究,深入分析了叁种耦合结构数据处理特点,并给出了对应结构环路闭合方法;在GPS/INS紧耦合系统的设计中引入了INS频率辅助信息,缩短了平均捕获时间,减小了跟踪环路带宽,实现了高动态载体快速捕获和稳定跟踪;结合滤波外推的方法,提出了相应耦合结构数据时间同步方案,解决了耦合环路数据更新频率不一致问题,实现了相应耦合环路的闭合;改进了标准无迹粒子滤波(Ucented Particle Filter,UPF),并将改进的UPF应用到GPS/INS深耦合非线性信息融合中,输出的定位信息满足定位需求。具体内容包括:(1)给出了一种GPS/INS松耦合信号捕获、跟踪的实现方法,利用基于kalman外推的方法实现了数据时间同步,并设计了并行码相位捕获算法和二阶跟踪环路,实测实验数据验证了设计的松耦合系统捕获、跟踪功能。(2)给出了一种INS辅助GPS捕获/跟踪紧耦合方案,探讨了紧耦合数据处理数据更新率不一致问题,提出了基于UKF外推的方法实现了数据时间同步方案,设计了基于INS频率辅助的并行码相位捕获算法和叁阶载波跟踪环路,并给出了与之相适应的捕获、跟踪性能评估方法。实验表明:冷启动环境下,INS频率的辅助GPS捕获在保证检测概率的同时,将平均捕获时间缩短了至少20%;载体加加速度为10g且载噪比为25dB-Hz时,将INS频率辅助的叁阶载波跟踪环路带宽设为2Hz,即能将跟踪误差限制在±15°以内。(3)给出了基于矢量跟踪环路GPS/INS深耦合系统各跟踪通道预置滤波非线性模型及跟踪环路的控制方法,探讨了深耦合数据处理过程数据更新率不一致性问题,提出了利用外推和CIC滤波相结合方法实现数据时间同步方案,完成了深耦合矢量跟踪环路设计。实验表明:设计的深耦合跟踪环路将各通道码和载波相位偏差分别限制在±0.1chip和±0.1rad以内,满足跟踪环路锁定要求。(4)针对标准UPF滤波缺点提出了两点改进:一方面针对UKF环节针对估计误差协方差极易非正定的问题进行了强制正定化处理;另一方面针对粒子滤波环节针对重采样导致的粒子多样性降低的问题,增加了MCMC移动步骤。实验表明:利用改进的UPF设计了深耦合信息融合系统,能够解决系统非线性问题,定位精度明显优于EKF和UKF。
庞娇妮[8]2008年在《基于卫星定位技术的动态定位系统设计及试验研究》文中指出高精度的精准打击武器在现代战争中备受关注,具有卫星定位功能的引信已成为各国军事研究的热点,但目前卫星定位接收设备在高动态环境下捕获卫星信号和处理定位数据的实时性仍无法得到满足。在介绍了卫星定位系统的国内外发展和应用情况的基础上,对卫星定位技术在引信中的应用途径进行了分类和概括,分析了卫星定位系统应用于引信存在的主要技术难点并提出了解决的途径和方法。通过对卫星定位系统快速定位需求、启动过程和关键技术指标的分析,提出了高动态下快速定位方案,重点设计了外部处理模块辅助系统和A-GPS辅助系统的总体方案、系统结构和工作过程,并在理论上对启动速度进行了计算。针对卫星定位系统应用于引信需要对弹道数据进行实时高复杂度处理,进行了以DSP作为数据处理核心的高动态定位系统设计,对系统各模块进行了器件选型、结构设计以及硬件电路设计,并用汇编、C/C++语言进行了软件设计,包括系统初始化,存储器配置,接收和提取定位信息,数值转换以及对弹道定位数据的坐标转换和断点补充。本文以DSP入门套件(DSK)作为数据平台以及仿真器作为仿真工具,通过CCS仿真环境对系统各硬件模块和软件程序进行调试和检验,实现了实时定位数据处理功能。进行了A-GPS辅助启动、无辅助冷启动及失锁重捕定位时间的测试和比较,并进行了静态和准动态下的系统实验,通过MATLAB软件对实验数据进行仿真并以计算圆概率半径分析了定位精度,所设计的坐标转换和断点补充功能算法在试验中得到了验证。
何正斌[9]2012年在《GPS/INS组合导航数据处理算法拓展研究》文中研究说明本文对GPS/INS组合导航数据处理的算法进行了较系统研究，内容涵盖GPS/INS组合导航的基本原理、Kalman滤波先验随机模型误差的影响分析、组合导航中观测异常及动力学模型异常影响控制、非差精密单点定位与INS组合导航以及载波相位时间差分改善GPS/INS紧组合速度估计精度等方面的研究，论文的主要工作和创新点概括如下：1、总结了GPS/INS组合导航数据处理的基本原理，分别介绍了GPS和INS导航数据处理方法，并简单介绍INS导航常用的坐标系以及不同坐标系之间的转换，详细给出INS的地固系中的解算过程和GPS/INS组合导航的滤波模型。2、简单介绍Kalman滤波以及抗差自适应Kalman滤波的基本原理，着重分析了先验随机模型误差对Kalman滤波解的影响，分别对先验状态噪声协方差阵、先验观测噪声协方差阵以及先验状态参数协方差阵以及上述矩阵中部分元素存在误差情况进行了分析。计算结果表明，Kalman滤波的先验随机模型在滤波过程中有一个平衡点，只要在这个平衡点上或是在平衡点附近，动力学模型提供的先验状态信息和当前观测信息对Kalman滤波解的贡献都能达到或是接近理想水平，从而获取较可靠的滤波结果；若动力学模型本身精度较差，则增大相应预测状态协方差矩阵，能够提高参数估计值的精度。3、由于组合导航中观测信息冗余较少，观测异常误差的影响无法通过抗差估计的方法进行处理。为了控制观测值异常对组合导航精度的影响，本文提出基于交互多模型的组合导航观测数据异常影响控制算法，即建立观测正常和异常的多模型集，滤波过程中各个模型并行进行计算，各模型间通过马尔克夫模型概率进行切换，当观测值正常时，正常模型起作用；观测值异常时，故障模型起作用，滤波结果为各个模型滤波结果的加权融合。该算法能较好地抑制观测信息异常对滤波解的影响。其中，模型概率的计算很重要，它影响模型的选择。若预测残差过大会造成模型概率过小，再有舍入误差，就无法进行模型的选择。文中简化了模型概率的计算公式，可以避免上述问题。4、在动态导航计算中，标准Kalman滤波不具备抵制粗差的能力，易受系统状态异常扰动或观测异常等因素的影响，导致滤波结果往往远远偏离真值。在动力学模型可靠的情况下，为避免观测异常对滤波结果的影响，建立处理观测异常的观测模型集合，以观测模型集合中系数矩阵的期望来代替观测方程的系数矩阵，利用随机系数矩阵Kalman滤波算法来控制观测信息异常的影响。计算结果表明，该算法同样可有效地控制观测值异常对滤波结果的影响。5、在GPS/INS组合导航中，对于观测异常的控制，可以建立相应的观测异常处理模型集合，通过交互多模型或基于随机系数矩阵的Kalman滤波算法来进行控制；而对于状态异常扰动误差的影响，同样也可利用上述两种算法进行控制，前提需建立相应的动力学模型异常扰动误差的模型集。但是，组合系统主要依赖于INS的力学编排提供载体的状态信息，建立其相应的动力学模型异常扰动误差的模型集并不容易，鉴于此，提出一种基于随机系数矩阵的自适应Kalman滤波算法，即利用自适应因子控制来动力学模型异常误差的影响，用随机系数矩阵的Kalman滤波控制观测异常误差的影响。6、GPS/INS紧组合利用GPS原始的观测值与INS进行组合，没有充分利用GPS的运动信息，本文提出一种顾及GPS运动信息的GPS/INS紧组合融合算法。该算法利用GPS常速度模型来预测载体的位置和速度误差，为组合系统位置和速度误差状态的预报值增加了冗余，从而增强了组合系统部分先验预测状态的可靠性，进一步改善了整体导航精度。7、利用载波相位时间差分提高GPS/INS紧组合导航速度参数的估计精度。分别采用两种不同的方法进行速度估计，1、基于阈值的自适应载波相位时间差分观测值与Doppler观测值估计速度；2、基于部分状态参数的抗差估计，将载波相位时间差分观测值作为附加的虚拟Doppler观测值扩充至组合观测方程中，再通过部分状态参数不符值进行速度参数的抗差估计。实测计算结果表明，上述两种方法都能有效地提高紧组合导航速度参数估计的精度。
马若飞[10]2010年在《GPS弱信号捕获算法研究及其在软件接收机上的实现》文中提出近年来,随着卫星导航技术的广泛应用,高性能导航接收机成为了导航领域的主要研究方向。作为高性能导航的关键技术之一,微弱导航信号接收技术是目前研究的热点。本文针对弱信号条件下,GPS信号的捕获问题,从理论分析和算法实现两个方面开展了研究工作,取得了一些有意义成果。这些研究成果可移植性较强,经过修改就可用于其它导航系统中。首先,本文首先分析了GPS L1信号的结构和特点,给出仿真信号的数学模型。研究了GPS信号的捕获原理以及时域和频域两种基本捕获算法,说明了FFT技术应用到捕获中,可以大大提高相关运算的速度,缩短捕获时间,为后续算法的研究和仿真做准备。其次,本文对弱信号条件下GPS信号的捕获技术进行了研究。对相干累积、非相干累积和差分相干累积进行了理论和仿真分析,说明了要捕获弱信号,就要增加处理增益,就必须进行累积。在比较了半比特法、全比特法和圆周算法叁种弱信号处理方法的基础上,给出了一种基于最佳路径估计的改进差分相干累积算法,这种算法通过估计相邻导航数据位乘积符号的可能组合,找出能够使差分相干累积结果最大的一条路径。这种方法可采用较长的相干积分时间,且引起平方损失较小。仿真结果表明,该算法的弱信号检测性能明显优于传统算法,计算量虽有增加,但通过最佳路径估计方法进行处理,还是可以接受的。本文还仿真研究了一种可以减少计算量的先累积后相关的相干累积思想。然后,本文对GPS L1 C/A和L2C信号的联合捕获进行了研究。分析了新民用信号给弱信号捕获带来的影响。给出了L1 C/A和L2 CM信号联合捕获五种策略。仿真结果表明,联合捕获算法的检测性能要明显优于传统单路非相干处理算法,且体现出了在弱信号捕获方面的优势。最后,基于现有的软件接收机平台,设计了非相干累积算法的实现流程,并用C语言进行了实现,且移植到软件接收机平台上进行了定位测试。结果表明,新的软件接收机平台能够实现对强度为-142dBm的GPS弱信号的捕获,具有一定的工程实践意义。
参考文献：
[1]. GPS信号和导航数据处理若干问题研究[D]. 庄国. 电子科技大学. 2004
[2]. GNSS空间信号质量评估方法研究及测距性能影响分析[D]. 贺成艳. 中国科学院研究生院（国家授时中心）. 2013
[3]. GPS接收机捕获跟踪算法研究及FPGA设计[D]. 叶加伟. 西南交通大学. 2009
[4]. 稳健的全球卫星导航系统抗干扰技术研究[D]. 卢丹. 西安电子科技大学. 2013
[5]. 卫星导航矢量跟踪关键技术研究[D]. 朱珍珍. 国防科学技术大学. 2011
[6]. 卫星导航抗干扰接收系统技术研究[D]. 王新怀. 西安电子科技大学. 2010
[7]. GPS/INS耦合结构和融合算法研究[D]. 李妍妍. 电子科技大学. 2014
[8]. 基于卫星定位技术的动态定位系统设计及试验研究[D]. 庞娇妮. 南京理工大学. 2008
[9]. GPS/INS组合导航数据处理算法拓展研究[D]. 何正斌. 长安大学. 2012
[10]. GPS弱信号捕获算法研究及其在软件接收机上的实现[D]. 马若飞. 哈尔滨工业大学. 2010
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