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A robust vector tracking loop structure based on potential bias analysis

Chinese Journal of Aeronautics 2024年第4期37卷 405-420页

作者： qiongqiong jia Yiran LUO Bing XU Li-Ta HSU Renbiao WU Tianjin Key Lab for Advanced Signal Processing Civil Aviation University of ChinaTianjin 300300China Interdisciplinary Division of Aeronautical and Aviation Engineering The Hong Kong Polytechnic University999077Hong KongChina Department of Geomatics Engineering University of CalgaryCalgary T2N1N4Canada

This paper proposes a robust vector tracking loop structure based on potential bias analysis. The influence of four kinds of biases on the existing two implementations of Vector Tracking Loops(VTLs) is illustrated by theoretical analysis and numerical simulations, and the following findings are obtained. Firstly, the initial user state bias leads to steady navigation solution bias in the relative VTL, while new measurements can eliminate it in the absolute VTL. Secondly, the initial code phase bias is transferred to the following navigation solutions in the relative VTL, while new measurements can eliminate it in the absolute VTL. Thirdly, the user state bias induced by erroneous navigation solution of VTLs can be eliminated by both of the two VTLs. Fourthly,the multipath/NLOS likely affects the two VTLs, and the induced tracking bias in the duration of the multipath/NLOS would decrease the performance of VTLs. Based on the above analysis,a robust VTL structure is proposed, where the absolute VTL is selected for its robustness to the two kinds of initialization biases;meanwhile, the instant bias detection and correction method is used to improve the performance of VTLs in the duration of the multipath/NLOS. Numerical simulations and experimental results verify the effectiveness of the proposed robust VTL structure.

关键词： Global Navigation Satellite System(GNSS) Vector Tracking Loop(VTL) Multipath Non-Line-of-Sight(NLOS) Tracking bias propagation Least Absolute Shrinkage and Selection Operator(LASSO)

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非视距环境下核密度估计的全球卫星导航系统鲁棒定位方法

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3246-3255页

作者：贾琼琼周月颖中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

非视距(NLOS)传输会引起全球卫星导航系统(GNSS)接收机的伪距测量误差,最终导致定位解出现较大误差,这一问题在城市峡谷等复杂环境下尤为突出。针对该问题,该文提出核密度估计的鲁棒定位方法,其核心思想是在定位解算中引入鲁棒估计来缓... 详细信息

非视距(NLOS)传输会引起全球卫星导航系统(GNSS)接收机的伪距测量误差,最终导致定位解出现较大误差,这一问题在城市峡谷等复杂环境下尤为突出。针对该问题,该文提出核密度估计的鲁棒定位方法,其核心思想是在定位解算中引入鲁棒估计来缓解NLOS的影响。考虑到NLOS引起的伪距观测误差偏离高斯分布,所提方法首先利用核密度估计(KDE)方法估计伪距观测误差的概率密度函数,并利用该概率密度函数来构造鲁棒代价函数用于导航解算,从而缓解NLOS引起的定位误差。实验结果表明所提方法在卫星存在NLOS传输时能够较好地减小GNSS的定位误差。

关键词：全球卫星导航系统最小二乘定位非视距传输核密度估计鲁棒定位

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A Three-layer Parallel Implementation of the DPE Receiver based on GPU

A Three-layer Parallel Implementation of the DPE Receiver ba...

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第十四届中国卫星导航年会

作者： qiongqiong jia Weipeng Li Tianjin Key Lab for Advanced Signal Processing Civil Aviation University of China

The Popular of Global Navigation Satellite System(GNSS) is attributed to its good ***,the performance of a conventional GNSS receiver is severely degraded or even failed to provide services in complex *** Position Estimation(DPE) combines all the visible satellite signals for energy accumulation in the navigation domain first,and then the navigation solution is estimated directly from the accumulation *** the navigation performance of GNSS can be effectively improved in complex environments by ***,the signal accumulation of DPE requires calculating the correlation values of all the visible satellite signals at each candidate grid in the navigation domain,the computation load of which limits its *** alleviate this problem,a GPU-based parallel implementation of the DPE receiver is designed,which decomposes the operations involved in the joint accumulation into three levels of parallel *** effectiveness of the designed parallel implementation of the DPE receiver is verified by experiment *** the available hardware in our laboratory,the designed DPE implementation improves the efficiency to approximately 146 times on average over the conventional DPE implementation.

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A New Technique for Improving the Anti-jamming Performance of Vector Tracking Loop

A New Technique for Improving the Anti-jamming Performance o...

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第九届中国卫星导航学术年会

作者： Ruihua Zhang Renbiao Wu qiongqiong jia Tianjin Key Lab for Advanced Signal Processing Civil Aviation University of China

The GNSS is vulnerable so that it often faces the risk of jamming,and blanket jamming is one of the *** inversion algorithm is a commonly method used to solve this problem,however,the receiver will lose lock when GNSS satellites are close to RFI *** improve the receiver’s anti-jamming performance in this harsh scene,a method of vector tracking loop(VTL) based on despread-respread(DR) algorithm is ***,this paper suppress oppressive ***,local reference signal is reconstructed according to predicted tracking loop ***,beamforming algorithm is *** analysis and simulation experiments verify that the VTL based on DR algorithm can reduce phase discriminator output errors,improve receiver’s positioning performance,and has superior anti-jamming performance in harsh *** method proposed in this paper can be applied to arbitrary array without prior information of satellites’ directions and is not sensitive to the error of *** to VTL based on EIG,VTL based on DR algorithm has lower complexity.

关键词： Vector tracking loop Anti-jamming Despread-respread algorithm Beamforming algorithm

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基于多通道SQM指标联合的矢量接收机多径干扰检测方法

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全球定位系统 2023年第3期48卷 110-119页

作者：贾琼琼朱传胜中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

矢量接收机利用各跟踪通道间信息共享达到通道间相互辅助的作用,因此相对于传统的标量接收机能在复杂环境下提供更好的性能.然而在城市峡谷等复杂环境下,多径传输会严重限制矢量接收机的性能,若能及时发现多径并加以处理则能消除多径干... 详细信息

矢量接收机利用各跟踪通道间信息共享达到通道间相互辅助的作用,因此相对于传统的标量接收机能在复杂环境下提供更好的性能.然而在城市峡谷等复杂环境下,多径传输会严重限制矢量接收机的性能,若能及时发现多径并加以处理则能消除多径干扰的影响.本文从多径对矢量接收机的影响机理出发,研究基于信号质量监测(SQM)的多径检测问题.在分析现有的针对标量接收机信号SQM指标的基础上,结合矢量接收机通道耦合的特点,提出一种联合多通道SQM指标的矢量接收机多径检测方法.最后,通过仿真实验验证了所提方法能够有效地检测与直达信号幅度比小于0.5、相对码延时在0.3~0.6码片的多径干扰.

关键词：全球导航卫星系统(GNSS) 多径干扰矢量跟踪信号质量监测多通道联合检测

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A novel STAP method for the detection of fast air moving targets from high speed platform

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Science China(Information Sciences) 2012年第6期55卷 1259-1269页

作者： WU RenBiao 1,2,jia qiongqiong 1 & LI Hai 1 1 Tianjin Key Laboratory for Advanced Signal Processing,Civil Aviation University of China,Tianjin 300300,China 2 Intelligent Information Institute of ATR Lab,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China Tianjin Key Laboratory for Advanced Signal Processing Civil Aviation University of China Tianjin China Intelligent Information Institute of ATR Lab Shenzhen University Shenzhen China

Space-time adaptive processing (STAP) is an effective method for detecting moving target in airborne/spaceborne ***,the detection of fast air moving targets from high speed platform is challenged by the range walk of both the clutter and moving *** is well known that keystone formatting can be used to compensate for the range walk of multiple moving targets simultaneously without using the knowledge of the motion ***,in the presence of serious Doppler ambiguity of fast air moving targets,distribution of the clutter will be affected by the keystone formatting matched to the ambiguity number of targets,and as a result the STAP performance will *** this paper,a novel STAP method is proposed for the detection of fast air moving targets from high speed platform,which can deal with the range walk of both clutter and *** of the new method is verified via simulation examples.

关键词： airborne/spaceborne radar keystone formatting space-time adaptive processing (STAP) moving target detection

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基于修正STAP的高速空中机动目标检测方法

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数据采集与处理 2013年第2期28卷 219-225页

作者：贾琼琼吴仁彪李海中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

空时自适应处理(Space-time adaptive processing,STAP)是一种有效的机载雷达运动目标检测方法。空中目标的高速运动会导致其回波产生严重的距离走动和多普勒模糊,并且目标作加速运动时还会导致其多普勒频率随时间变化(即多普勒走动)。... 详细信息

空时自适应处理(Space-time adaptive processing,STAP)是一种有效的机载雷达运动目标检测方法。空中目标的高速运动会导致其回波产生严重的距离走动和多普勒模糊,并且目标作加速运动时还会导致其多普勒频率随时间变化(即多普勒走动)。为了有效检测上述目标,本文提出了一种新方法,该方法在目标距离走动校正之前首先进行杂波抑制,避免了直接利用Keystone变换校正存在多普勒模糊的运动目标距离走动时影响杂波分布特性,进而降低STAP性能的问题;对距离走动校正后的数据进行修正STAP,估计出目标的加速度,并根据估计值对多普勒走动项进行补偿;最后进行常规空时二维波束形成来实现目标能量积累。仿真结果证明了该方法的有效性。

关键词：机载雷达动目标检测 Keystone变换空时自适应处理

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基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法

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电子与信息学报 2016年第9期38卷 2344-2350页

作者：王璐吴仁彪王文益卢丹贾琼琼中国民航大学天津市智能信号处理重点实验室天津300300

压制式干扰和欺骗式干扰是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)面临的最常见且最有威胁的蓄意干扰。该文提出了一种基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法。首先利用子空间技术抑制压制式干扰,然... 详细信息

压制式干扰和欺骗式干扰是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)面临的最常见且最有威胁的蓄意干扰。该文提出了一种基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法。首先利用子空间技术抑制压制式干扰,然后利用解扩重扩算法获得的加权矢量进行欺骗式干扰识别和抑制,最后对无干扰信号再次使用解扩重扩技术形成指向真实卫星的高增益多波束。仿真结果证明所提方法可以同时抑制压制式干扰和欺骗式干扰。该方法不需要卫星来向信息,对阵列流形误差稳健。

关键词：全球导航卫星系统压制式干扰欺骗式干扰子空间解扩重扩

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基于空时降维处理的高动态零陷加宽算法

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电子与信息学报 2016年第1期38卷 216-221页

作者：卢丹葛璐王文益王璐贾琼琼吴仁彪中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

空时自适应处理是卫星导航抗干扰的有效方法。但在高动态环境下,干扰来向动态变化,干扰很容易移出常规自适应抗干扰算法所形成的窄零陷,导致算法失效。常用的解决办法是加宽零陷。该文从干扰来向变化的统计模型出发,提出一种基于拉普拉... 详细信息

空时自适应处理是卫星导航抗干扰的有效方法。但在高动态环境下,干扰来向动态变化,干扰很容易移出常规自适应抗干扰算法所形成的窄零陷,导致算法失效。常用的解决办法是加宽零陷。该文从干扰来向变化的统计模型出发,提出一种基于拉普拉斯分布的空时加宽零陷算法,该算法能在干扰方向形成较宽的零陷。并且考虑到空时处理将增加算法的计算复杂度,该文将新的空时加宽零陷算法与多级维纳滤波器相结合,给出一种基于空时降维处理的加宽零陷算法。新算法能有效降低算法复杂度,并能在小快拍下得到更好的性能。仿真结果表明新算法的有效性。

关键词：全球卫星导航系统高动态空时自适应处理降维处理

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基于稳健协方差矩阵的ADS-B压制式干扰抑制

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系统工程与电子技术 2019年第4期41卷 737-743页

作者：王文益刘慎悦吴仁彪卢丹王璐贾琼琼中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

压制式干扰是广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)系统面临的最常见且最有威胁的干扰之一。提出基于稳健协方差矩阵估计的ADS-B压制式干扰抑制算法。首先,考虑了ADS-B信号的脉冲特性,将协方差矩阵的... 详细信息

压制式干扰是广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)系统面临的最常见且最有威胁的干扰之一。提出基于稳健协方差矩阵估计的ADS-B压制式干扰抑制算法。首先,考虑了ADS-B信号的脉冲特性,将协方差矩阵的求解转化成凸优化问题。然后,利用求解凸优化问题得到的稳健协方差矩阵设计最优权矢量。最后,对观测信号进行空域滤波,完成ADS-B的压制式干扰抑制,并对抑制结果进行性能分析。提供的仿真实验结果也验证了算法的有效性,该方法不需要知道ADS-B信号来向,且在非高斯噪声情况下同样有效。

关键词：广播式自动相关监视信号压制式干扰稳健协方差矩阵脉冲特性

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