Luận án Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại - Nguyễn Đình Thuận
Khám phá các kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh mẽ, tiên tiến giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác cho máy thu GNSS hiện đại, đáp ứng mọi thách thức.
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
123
Thời gian đọc
19 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Tối ưu hóa Kiến trúc Máy thu GNSS hiện đại với SDR
- Số trang:
- 123 trang
- Trường:
- Đại học Bách khoa Hà Nội
- Chuyên ngành:
- Kỹ thuật máy tính
- Tác giả:
- Nguyễn Đình Thuận
- Năm:
- 2019
Tóm tắt nội dung luận án
I. Tối ưu hóa Kiến trúc Máy thu GNSS hiện đại với SDR
Tài liệu này cung cấp cái nhìn tổng quan về hệ thống GNSS. Mô tả chi tiết nguyên lý định vị vệ tinh. Trình bày lịch sử phát triển của các hệ thống GNSS toàn cầu. Các thành phần chính của một hệ thống GNSS được giải thích rõ ràng. Phân tích sâu các nguồn lỗi hệ thống phổ biến. Các lỗi này bao gồm lỗi quỹ đạo vệ tinh, lỗi đồng hồ vệ tinh, sai số truyền tín hiệu do ionosphere và troposphere. Hiểu biết sâu sắc về các loại lỗi này là nền tảng thiết yếu. Nó giúp phát triển các kỹ thuật xử lý tín hiệu số GNSS mạnh mẽ. Mục tiêu cuối cùng là đạt được độ chính xác và tin cậy cao trong ứng dụng định vị. Kiến trúc máy thu GNSS hiện đại phải có khả năng đối phó với những thách thức này.
1.1. Nguyên lý hoạt động và thành phần GNSS cốt lõi
Tài liệu này cung cấp cái nhìn tổng quan về hệ thống GNSS. Mô tả chi tiết nguyên lý định vị vệ tinh. Trình bày lịch sử phát triển của các hệ thống GNSS toàn cầu. Các thành phần chính của một hệ thống GNSS được giải thích rõ ràng. Phân tích sâu các nguồn lỗi hệ thống phổ biến. Các lỗi này bao gồm lỗi quỹ đạo vệ tinh, lỗi đồng hồ vệ tinh, sai số truyền tín hiệu do ionosphere và troposphere. Hiểu biết sâu sắc về các loại lỗi này là nền tảng thiết yếu. Nó giúp phát triển các kỹ thuật xử lý tín hiệu số GNSS mạnh mẽ. Mục tiêu cuối cùng là đạt được độ chính xác và tin cậy cao trong ứng dụng định vị. Kiến trúc máy thu GNSS hiện đại phải có khả năng đối phó với những thách thức này.
1.2. Cấu trúc máy thu GNSS Từ tín hiệu thô đến dữ liệu
Tài liệu đi sâu vào kiến trúc máy thu GNSS. Mô tả các giai đoạn xử lý tín hiệu số GNSS. Bắt đầu từ việc điều kiện hóa tín hiệu tần số vô tuyến. Sau đó là quá trình lấy mẫu tín hiệu tương tự thành tín hiệu số. Giai đoạn theo dõi tín hiệu (tracking) đảm bảo duy trì khóa tín hiệu vệ tinh. Giải điều chế dữ liệu trích xuất thông tin điều hướng. Các kỹ thuật ước lượng trạng thái GNSS được áp dụng ở đây. Vai trò của kiến trúc máy thu GNSS định nghĩa bằng phần mềm (SDR) được nhấn mạnh. SDR cho phép linh hoạt trong việc thử nghiệm các thuật toán định vị mạnh mẽ. Nó cũng giúp dễ dàng nâng cấp hệ thống. Quá trình xử lý này biến đổi tín hiệu vệ tinh thô thành dữ liệu định vị, vận tốc và thời gian (PVT) có giá trị.
II. Khả năng Chống nhiễu và Giả mạo GNSS Cải tiến
Máy thu GNSS hiện đại phải đối mặt với nhiều mối đe dọa. Các mối đe dọa này bao gồm nhiễu (jamming) và giả mạo (spoofing). Tài liệu xem xét các biện pháp đối phó toàn diện. Các kỹ thuật này nhằm nâng cao khả năng chống nhiễu GNSS. Đồng thời, chúng tăng cường khả năng chống giả mạo GNSS. Việc này đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu. Các giải pháp được đề xuất ở nhiều cấp độ khác nhau. Từ cấp độ ăng-ten đến cấp độ xử lý tín hiệu số. Mục tiêu là duy trì hoạt động định vị tin cậy. Đặc biệt trong môi trường điện từ khắc nghiệt hoặc bị tấn công có chủ đích. Việc áp dụng các thuật toán định vị mạnh mẽ là chìa khóa để vượt qua các thách thức này.
2.1. Các biện pháp đối phó mối đe dọa GNSS hiệu quả
Máy thu GNSS hiện đại phải đối mặt với nhiều mối đe dọa. Các mối đe dọa này bao gồm nhiễu (jamming) và giả mạo (spoofing). Tài liệu xem xét các biện pháp đối phó toàn diện. Các kỹ thuật này nhằm nâng cao khả năng chống nhiễu GNSS. Đồng thời, chúng tăng cường khả năng chống giả mạo GNSS. Việc này đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu. Các giải pháp được đề xuất ở nhiều cấp độ khác nhau. Từ cấp độ ăng-ten đến cấp độ xử lý tín hiệu số. Mục tiêu là duy trì hoạt động định vị tin cậy. Đặc biệt trong môi trường điện từ khắc nghiệt hoặc bị tấn công có chủ đích. Việc áp dụng các thuật toán định vị mạnh mẽ là chìa khóa để vượt qua các thách thức này.
2.2. Xử lý tín hiệu tiên tiến tăng cường bảo mật GNSS
Tài liệu khám phá các kỹ thuật xử lý tín hiệu số GNSS nâng cao. Các kỹ thuật này được thiết kế để cải thiện độ bền của máy thu. Xử lý tín hiệu ở frontend bao gồm lọc và điều kiện hóa. Điều này loại bỏ nhiễu trước khi xử lý sâu hơn. Các thuật toán tương quan tiên tiến giúp phân biệt tín hiệu thật với tín hiệu giả mạo. Tại giai đoạn theo dõi và PVT, các phương pháp ước lượng trạng thái GNSS đóng vai trò quan trọng. Ví dụ, Bộ lọc Kalman thích ứng có thể theo dõi tín hiệu trong môi trường khó khăn. Các giải pháp này tăng cường khả năng chống nhiễu GNSS và chống giả mạo GNSS. Chúng tạo ra một hệ thống định vị an toàn hơn và đáng tin cậy hơn.
III. Ảnh hưởng tần số lấy mẫu đến hiệu suất GNSS
Tài liệu này mô tả chi tiết việc thiết kế và triển khai một trình mô phỏng tín hiệu GNSS. Trình mô phỏng này đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá các kỹ thuật xử lý tín hiệu số GNSS mới. Nó cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên hiệu suất máy thu. Đặc biệt, việc mô hình hóa tín hiệu mảng ăng-ten được thực hiện. Điều này mô phỏng chân thực môi trường thu nhận tín hiệu phức tạp. Trình mô phỏng cũng xem xét ảnh hưởng của tần số lấy mẫu lên các đặc tính của tín hiệu. Điều này là cần thiết để phát triển các thuật toán tương quan tiên tiến. Mục đích là để đảm bảo hiệu suất tối ưu của máy thu GNSS.
3.1. Thiết kế trình mô phỏng tín hiệu GNSS thực tế
Tài liệu này mô tả chi tiết việc thiết kế và triển khai một trình mô phỏng tín hiệu GNSS. Trình mô phỏng này đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá các kỹ thuật xử lý tín hiệu số GNSS mới. Nó cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên hiệu suất máy thu. Đặc biệt, việc mô hình hóa tín hiệu mảng ăng-ten được thực hiện. Điều này mô phỏng chân thực môi trường thu nhận tín hiệu phức tạp. Trình mô phỏng cũng xem xét ảnh hưởng của tần số lấy mẫu lên các đặc tính của tín hiệu. Điều này là cần thiết để phát triển các thuật toán tương quan tiên tiến. Mục đích là để đảm bảo hiệu suất tối ưu của máy thu GNSS.
3.2. Giảm thiểu tác động tần số lấy mẫu đến định vị
Một phân tích chuyên sâu về ảnh hưởng của tần số lấy mẫu đối với hiệu suất định vị GNSS được trình bày. Tài liệu đánh giá chi tiết cách tần số lấy mẫu ảnh hưởng đến tính toán đầu ra tương quan. Nó cũng nghiên cứu hàm phân biệt Delay Lock Loop (DLL). Việc lựa chọn tần số lấy mẫu không phù hợp có thể dẫn đến sai số định vị. Nó cũng làm giảm khả năng theo dõi tín hiệu trong môi trường khó khăn. Tài liệu này đề xuất các kỹ thuật giảm thiểu ảnh hưởng tần số lấy mẫu. Mục tiêu là duy trì độ chính xác và độ bền của hệ thống. Đồng thời, nó xem xét tác động của Doppler và trôi đồng hồ bộ dao động nội (LO). Việc này giúp cải thiện các kỹ thuật ước lượng trạng thái GNSS.
IV. Kỹ thuật Xử lý Mảng Ăng ten cho Máy thu GNSS
Tài liệu đề xuất một giải pháp sáng tạo để đồng bộ hóa các phần tử mảng ăng-ten tách biệt. Đây là một thách thức lớn trong việc triển khai mảng ăng-ten cho máy thu GNSS. Giải pháp tập trung vào việc xác định sự khác biệt về mẫu giữa các kênh. Đồng thời, nó giải quyết việc xác định sự dịch pha đồng hồ. Đồng bộ hóa chính xác là cần thiết để các kỹ thuật xử lý tín hiệu số GNSS hoạt động hiệu quả. Nó hỗ trợ các thuật toán tương quan tiên tiến. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống thu nhận tín hiệu liền mạch. Điều này cải thiện đáng kể khả năng theo dõi tín hiệu trong môi trường khó khăn.
4.1. Giải pháp đồng bộ hóa mảng ăng ten phân tách hiệu quả
Tài liệu đề xuất một giải pháp sáng tạo để đồng bộ hóa các phần tử mảng ăng-ten tách biệt. Đây là một thách thức lớn trong việc triển khai mảng ăng-ten cho máy thu GNSS. Giải pháp tập trung vào việc xác định sự khác biệt về mẫu giữa các kênh. Đồng thời, nó giải quyết việc xác định sự dịch pha đồng hồ. Đồng bộ hóa chính xác là cần thiết để các kỹ thuật xử lý tín hiệu số GNSS hoạt động hiệu quả. Nó hỗ trợ các thuật toán tương quan tiên tiến. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống thu nhận tín hiệu liền mạch. Điều này cải thiện đáng kể khả năng theo dõi tín hiệu trong môi trường khó khăn.
4.2. Ứng dụng mảng ăng ten tăng cường hiệu suất GNSS
Tài liệu trình bày việc triển khai một mảng ăng-ten chi phí thấp. Việc này nhằm mục đích nâng cao hiệu suất máy thu GNSS. Quá trình kiểm tra frontend của mảng ăng-ten được mô tả chi tiết. Điều này đảm bảo rằng các tín hiệu được xử lý chính xác ở giai đoạn đầu. Việc sử dụng mảng ăng-ten mang lại nhiều lợi ích. Nó cải thiện đáng kể tỷ lệ sóng mang trên nhiễu (C/N0). Đồng thời, nó đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ảnh hưởng đa đường GNSS. Đây là một vấn đề lớn gây sai số định vị. Các kỹ thuật xử lý tín hiệu số GNSS kết hợp với mảng ăng-ten cho phép đạt được khả năng chống nhiễu GNSS tốt hơn. Điều này dẫn đến các thuật toán định vị mạnh mẽ hơn.
V. Xử lý Tín hiệu GNSS Snapshot cải thiện định vị
Tài liệu giới thiệu thiết kế được đề xuất cho một máy thu GNSS Snapshot. Kỹ thuật Snapshot cho phép thu nhận và xử lý tín hiệu GNSS trong một khoảng thời gian ngắn. Điều này đặc biệt hữu ích trong các môi trường có tín hiệu yếu hoặc bị gián đoạn. Tài liệu mô tả việc triển khai một GNSS Grabber. Đây là thành phần thu thập tín hiệu. Quá trình thu nhận tín hiệu GNSS nhanh chóng và hiệu quả được trình bày. Các thuật toán định vị mạnh mẽ được áp dụng để xử lý dữ liệu Snapshot. Điều này nâng cao khả năng theo dõi tín hiệu trong môi trường khó khăn. Nó cũng cung cấp một phương pháp mới cho các kỹ thuật ước lượng trạng thái GNSS.
5.1. Thiết kế và triển khai máy thu GNSS Snapshot mạnh mẽ
Tài liệu giới thiệu thiết kế được đề xuất cho một máy thu GNSS Snapshot. Kỹ thuật Snapshot cho phép thu nhận và xử lý tín hiệu GNSS trong một khoảng thời gian ngắn. Điều này đặc biệt hữu ích trong các môi trường có tín hiệu yếu hoặc bị gián đoạn. Tài liệu mô tả việc triển khai một GNSS Grabber. Đây là thành phần thu thập tín hiệu. Quá trình thu nhận tín hiệu GNSS nhanh chóng và hiệu quả được trình bày. Các thuật toán định vị mạnh mẽ được áp dụng để xử lý dữ liệu Snapshot. Điều này nâng cao khả năng theo dõi tín hiệu trong môi trường khó khăn. Nó cũng cung cấp một phương pháp mới cho các kỹ thuật ước lượng trạng thái GNSS.
5.2. Tích hợp Snapshot GNSS INS cho định vị chính xác
Để nâng cao hơn nữa độ chính xác và độ bền của định vị, tài liệu khám phá việc tích hợp máy thu Snapshot GNSS với hệ thống định vị quán tính (INS). Hai phương pháp tích hợp được thảo luận: tích hợp lỏng lẻo (loosely coupled) và tích hợp chặt chẽ (tightly coupled). Thuật toán Doppler và Snapshot kết hợp được giới thiệu để tối ưu hóa hiệu suất. Các phương pháp này tận dụng ưu điểm của cả hai hệ thống. Chúng cung cấp các thuật toán định vị mạnh mẽ hơn. Đặc biệt trong các tình huống mất tín hiệu GNSS tạm thời. Việc này cải thiện đáng kể khả năng theo dõi tín hiệu trong môi trường khó khăn. Đồng thời, nó củng cố các kỹ thuật ước lượng trạng thái GNSS thông qua Bộ lọc Kalman thích ứng. Kết quả là một giải pháp định vị chính xác và liên tục hơn.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (123 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộMINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY NGUYEN DINH THUAN ROBUST SIGNAL PROCESSING TECHNIQUES FOR MODERN GNSS RECEIVERS Major: Computer Engineering Code No.: 9480106 COMPUTER ENGINEERING DISSERTATION SUPERVISORS: 1. Ta Hai Tung 2. Letizia Lo Presti Hanoi - 2019 STATEMENT OF ORIGINALITY AND AUTHENTICITY I confirm that my dissertation is an original and authentic piece of work written by myself. The data, results in the thesis is reliable and has never been published by others.
I further confirm that I have fully referenced and acknowledged all material incorporated as secondary resources in accordance with the regulations Hanoi, SUPERVISORS PHD STUDENT PGS. Tạ Hải Tùng Nguyễn Đình Thuận Prof. Letizia Lo Presti 1 ACKNOWLEDGEMENTS I would like to express my gratitude to Hanoi University of Technology, Graduate School, School of Information and Communication Technology, Department of Computer Engineering and Politecnico di Torino, NavSaS group for creating favorable conditions for me to work and study. I would like to express my special thanks to my supervisors, Assoc.
Ta Hai Tung and Prof. Letizia Lo Presti. The supervisors have always been helpful, giving great advice, scientific orientations so that I can develop and complete my research. Sincerely thank the lecturers, colleagues in the Department of Computer Engineering, School of Information and Communication Technology, Hanoi University of Science and Technology where I work, study and carry out research projects for the enthusiastic in helping and encouraging me during the research.
With gratitude to teachers, scientists, colleagues and close friends for encouraging and supporting me in the research process. Finally, I would like to express my deep gratitude to my family for encouraging me to overcome all obstacles to complete this thesis. Nguyen Dinh Thuan 2 TABLE OF CONTENTS STATEMENT OF ORIGINALITY AND AUTHENTICITY. 2 TABLE OF CONTENTS.
3 LIST OF ACRONYMS. 6 LIST OF TABLES. 8 LIST OF FIGURES. GNSS positioning principle.
History and development of GNSS. GNSS Segment errors. GNSS Receiver Architecture. Signal Conditioning and Sampling.
Tracking and Data Demodulation. Countermeasures to GNSS Threats. Antenna array processing techniques. Frontend and Digital Signal Conditioning based techniques.
Correlator/Tracking and PVT based techniques. GNSS Simulator and effect of sampling frequency. GNSS SIGNAL SIMULATOR DESIGN AND IMPLEMENTATION. Overview of the modeling of antenna array signals in GNSS receivers.
General model of the received signal in GNSS receivers. Effect of sampling frequency on the positioning performance. Residual code phase estimation. Correlation output calculation.
Effect of sampling frequency on correlation shape and DLL discriminator function 42 2. Effect of the sampling frequency and the integration period selection. Effect on the presence of Doppler and local oscillator (LO) clock drift. Theoretical code tracking loop error estimate.
Theoretical results evaluation by simulated, and numerical models. Effect of Doppler and coherent integration period. Sampling Frequency Effect Mitigation Technique. Verification of the simulated antenna array signals.
Antenna distortion simulation. Verification of multipath simulation. ANTENNA ARRAY PROCESSINGS FOR GNSS RECEIVERS. The proposed solution for synchronizing separated antenna array element.
Determining the samples difference. Determining the clock phase shift. Implementation a low-cost antenna array. Antenna array frontend verification.
Phase difference between frontends. Carrier to noise ration improvement. GNSS SNAPSHOT PROCESSING TECHNIQUE FOR GNSS RECEIVERS. Proposed Design of GNSS Snapshot Receiver.
80 Implementation of GNSS Grabber. GNSS signal acquisition. Combined Doppler and Snapshot Algorithm. Loosely coupled Snapshot GNSS/INS.
Tightly coupled Snapshot GNSS/INS. Standalone Snapshot GNSS Receiver. Snapshot GNSS/INS Integration. 104 CONCLUSIONS AND FUTURE WORKS.
Correlation output calculation. Error analysis for coherent early minus late DLL. 117 5 LIST OF ACRONYMS Acronym Meaning ADC Analog to Digital Converter AGC Automatic Gain Control AWGN Additive White Gaussian Noise BB BaseBand BOC Binary Offset Carrier BPSK Binary Phase Shift Keying C/A Coarse/Acquisition C/N0 Carrier-to-Noise-Density Ratio CDC Conventional Differential Combination CDMA Code Division Multiple Access CRC Cyclic Redundancy Check CS Commercial Service DLL Delay Lock Loop DFT Discrete Fourier Transform DSP Digital Signal Processor EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service EU European Union FEC Forward Error Correction FFT Fast Fourier Transform FPGA Field Programmable Gate Array 6 FOC Full Operational Capability GLONASS Global Orbiting Navigation Satellite System I Inphase IF Intermediate Frequency Q Quadrature PVT Position Velocity Time SDR Software Defined Radio 7 LIST OF TABLES Table 2.1: GNSS Simulator Features .2: The coordinate of 4 elements .3: The direction of 6 visible satellites.4: The carrier phase relative to the first element of each satellite at the four elements of the array.5: The simulation scenario.6: Estimated carrier phase using the post-correlator beamforming tracking loop.1: Configuration of the GPS grabber .2: Information of acquired satellites. 99 8 LIST OF FIGURES Figure 1.1: Satellite navigation principle .2: Typical GNSS Threats .3: Signal conditioning and sampling stage.6: Transmission time estimation in GNSS receivers.7: Interference mitigation techniques in GNSS receivers .8: The traditional low-cost architecture of antenna array for GNSS applications 27 Figure 1.9: The correlation between 2 GPS signal grabbed by antenna array .10: Spectrum and histogram of GNSS signal in the absence of interference .11: Snapshot positioning architecture .1: Geometry of antenna array.2: The model of the received signal for a single antenna .3: GPS multi-antenna frontend.4: Flowchart of the simulator .5: Bandlimited Gaussian interference model .7: Effect of sampling frequency on the positioning performance .8: Residual code phases versus the number of samples per code chip with 4fc < fs < 5fc .9: Normalised correlator and EML discriminator functions for different sampling frequencies.
Results are obtained by correlating the incoming signal with various local generated replica signals that have the time delay from−Tc to Tc with step = 10-2Tc.10: Correlation shapes for 1 ms integration with various sampling frequencies .11: Ambiguous synchronization between a local PRN code and two different incoming analog signals of the same PRN sequence, but with slightly differing code phase offset.12: Correlation shapes and their errors with respect to the ideal correlation at a sampling frequency fs =16.3676 MHz using various coherent integration periods .13: Representation of code tracking loop [54] .14: DLL jitter versus different sampling frequencies (step= fc) for a GPS L1 C/A with C/N0=40 dB-Hz, BL=0.5 Hz, T=1 ms, and fixed BW βr = 2fc.15: Upper bound and lower bound of the DLL jitter versus different sampling frequencies (step = 5∗10-2 fc) for a GPS L1 C/A with C/N0=45 dB-Hz, BL=0.5 Hz, T=1 ms, and βr = fs .16: Mean values of two error bounds σs1 and σs2 versus different sampling frequencies (step = 10-1 fc) for a GPS L1 C/A with C/N0=45 dB-Hz, BL=0.5 Hz, T=1 ms, and βr = fs .17: DLL tracking error comparison among the simulated, numerical and theoretical models (step = 10-1 fc) for a GPS L1 C/A with T=1 ms, and βr = fs.18: DLL tracking error versus Doppler frequencies fD for different integration periods T when the sampling frequency is an integer multiple of the nominal code rate (ns=4), in which the blue dotted lines indicate the typical Doppler range.19: DLL tracking error versus integration periods T. GPS L1 C/A is used with fs = 4.092 MHz (ns=4), C/N0=40 dB-Hz, BL=0.5 Hz, T=1 ms, and βr = fs .20: DLL tracking error versus Doppler frequencies fD for different integration periods T when the sampling frequency is a non-integer multiple of the nominal code rate.21: Code chip selection versus jitter values with M=4, where Triangle, circle, and diamond dots indicate samples belonging to (k−1)th, kth , and (k+1)th chips, respectively.22: Correlator shapes versus different jitter techniques for GPS L1 C/A signal, where τ runs in the range [−Tc,Tc] with step interval =10−3Tc, fs=4.092 MHz, fD = 0 Hz, βr = fs and θNCO(0) = 0.23: Pseudo-code algorithm that can be used to implement jittering solution on SDR receiver .24: The results after applying the mitigation technique .25: Antenna array configuration .26: Post-correlator beamforming receiver architecture [30] .27: Scatter diagram of the tracking output of the satellite PRN01 at 4 elements .28: Estimated position of elements (East-North) .29: Estimated position of elements (Up) .30: Element patterns utilized for simulation (East-North) .31: The C/N0 of the satellite PRN 1 .1: The architecture of antenna array based GNSS receiver .2: Time difference between 2 elements .4: The architecture of the system to determine the phase offset .5: The impact of clock phase shift .6: The loop filter using for estimating the clock drift .7: The estimated frequency shift using the loop filter.8: The scatter plot of the signal after mitigating clock phase shift .9: The 3-elements antenna array frontend modified from turner RTL2832Us .10: The setup of the verification of the frontend using a GPS simulator .11: Tracking output of satellites in view .12: 𝑪/𝑵𝟎 of the satellite PRN 09 for the received signal at every element and beamed signal .1: The architecture of the GNSS grabber .2: The flowchart of the grabber firmware .3: Acquisition search space.4: Probability of Detection w.5: FFT-based acquisition .6: Snapshot solution diagram .7: Traditional loosely-coupled GPS/INS integration .9: Tightly-coupled integration scheme .10: The prototype of GNSS grabber.11: Acquisition result of the grabbed signal .12: The position converged after 7 iterations .13: The positioning accuracy of the proposed solution .14: Power consumption comparison of our proposed solution and Ublox LEA 6T .15: The experiment setup .16: GNSS Snapshot/INS integration result .17: Positioning performance between GNSS Snapshot and GNSS Snapshot/INS Integration. 103 12 INTRODUCTION Nowadays, GNSS receivers have become core components in many applications ranging from vehicle navigation to unmanned vehicle guidance, from location-based services to environment monitoring. Besides providing position information for many applications, GNSS services also provide a highly precise timescale for synchronizing systems such as telecommunication and network.
Hence, the performance of GNSS which have considerable influence on the operation of these services must be guaranteed. In [1] a list of four parameters of GNSS performance is reported: accuracy, availability, continuity, and integrity. Recently, the accuracy of GNSS has been significantly improved with the development of new navigation systems (Galileo-European system and BEIDOU-Chinese system) and the modernization of the existing navigation systems GPS and GLONASS. However, GNSS services are seriously being threatened by the emergence of jamming and spoofing threats.
Because GNSS signals are buried under ambient noise, the signals and services of GNSS systems are highly sensitive to interference such as radio frequency interference, jamming and spoofing; meanwhile, the quality of such services is not guaranteed to the conventional users. Technically, the GNSS signal is transmitted from satellites away from Earth (about 20.000 km), so when it comes to receivers, the signal power is smaller than the background noise about 1024 times (26dB) [2]. Therefore, any source of interference (jammer, digital terrestrial communication systems, ionosphere scintillation) may reduce the quality of the received signal, which in turn can disable the operation of the receiver. In addition, because the GNSS systems are often under the management of military based organizations [3] [4] [5], the open services (e., GPS L1 C/A, Beidou B1, GLONASS L1OF) are provided to users without any guarantee of their reliability and continuity.
However, ensuring reliable and continuous position and time information is essential in modern GNSS receivers. To meet these requirements, receivers must make use of advanced techniques to detect and mitigate interferences so that they can provide the requested continuous position and time information. These techniques are called “interference mitigation techniques”. In recent studies [6] [7] reflecting the state of the art, interference mitigation techniques can be classified according to the position of the algorithm within the processing stages of GNSS receiver chain.
In short, they are classified into three groups namely antenna array processing techniques, frontend and digital signal conditioning-based techniques, and correlator/tracking and PVT based techniques Antenna array signal processing technique: A popular method for robust GNSS receiver performance consists in using multiple physical antenna elements which constitute a so- called antenna array.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Nguyễn Đình Thuận (2019). Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại [Luận án tiến sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/ky-thuat-xu-ly-tin-hieu-manh-cho-may-thu-gnss-hien-dai
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại" nghiên cứu về vấn đề gì?
Khám phá các kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh mẽ, tiên tiến giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác cho máy thu GNSS hiện đại, đáp ứng mọi thách thức.
Luận án "Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Đại học Bách khoa Hà Nội. Năm bảo vệ: 2019.
Luận án "Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại" thuộc chuyên ngành Kỹ thuật máy tính. Danh mục: Tài liệu khác.
Luận án "Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại" có bao nhiêu trang?
Luận án "Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại" có 123 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Kỹ thuật xử lý tín hiệu mạnh cho máy thu GNSS hiện đại" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.