基于双台链罗兰C导航定位新算法

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复杂环境下罗兰C∕北斗组合导航系统GDOP仿真分析

复杂环境下罗兰C∕北斗组合导航系统GDOP仿真分析随着社会和经济的快速发展，导航系统已经成为人民生活中不可或缺的一部分，其中罗兰C/北斗组合导航系统是目前最为先进的一种。

然而，在复杂环境下，该系统的导航精度会受到一定的干扰，因此需要进行GDOP仿真分析来进行性能评估。

GDOP是指几何精度因子，是描述卫星导航系统精度的重要指标之一，它与观测卫星的位置关系密切。

当卫星的位置比较集中时，GDOP值较小，精度更高；反之，则GDOP值较大，精度更低。

首先，要进行环境建模，包括建立卫星轨道模型、场景模型和干扰模型等。

接下来，在环境建模的基础上，通过Matlab等计算软件进行GDOP仿真分析，得出罗兰C/北斗组合导航系统在不同场景下的GDOP值。

在仿真分析过程中，需要考虑以下影响因素：1.卫星位置分布：卫星分布越分散，GDOP值就越大，精度越低。

2.卫星高度：卫星高度越高，处于视线范围内的卫星数量就越多，GDOP值就越小，精度越高。

3.地形：地形起伏会影响观测到的卫星数量和质量，GDOP值也会受到影响。

4.建筑物：建筑物会在信号传输过程中产生信号阻断和反射，导致信号质量下降，GDOP值也会受到影响。

5.天气条件：天气恶劣时，信噪比下降，导航精度也会受到影响。

通过仿真实验，可以得出在不同环境条件下的GDOP值，进而进行性能优化。

例如，在地形复杂的城市中，可以通过调整卫星高度或增加卫星数量来改善精度。

在天气条件恶劣的情况下，可以选择更加敏感的接收器以提高信号收取效率。

在实际应用中，GDOP仿真分析可以为罗兰C/北斗组合导航系统的精度优化提供重要的参考，同时也可以为其他卫星导航系统的性能评估提供指导。

随着技术的不断发展，未来导航系统将进一步提高精度和可靠性，为人们的生活和工作带来更多的便利。

由于题目未指定所需数据的类型及来源，因此本文将以以下数据为例进行分析：数据来源：某电商平台数据时间范围：2020年1月1日至2021年12月31日数据类型：销售数据样本量：100001. 销售额与销量分析根据数据统计，2020年1月1日至2021年12月31日，共有10000个样本，该期间销售额总计为2000万元，销量总计为50000件。

基于罗兰-C导航系统的数据链方案设计

整的ＧＳ（ｌｂａｉｔｎＳｔｌｔＳｓｍ，ＮＳＧｏａＮｖｇｉａｌｅｙｔ即ｌａｏｅｉｅ
ＳｈｏｆＡｕｏｔｎ＆Ｉｆｒｔｎ，ＸｉｎＵｎｖｒｉｆＴｃｎｌｇｃｏｌｏｔｍａｉｏｎｏｍａｉｏｉｅｓｔｏｅｈｏｏｙ，Ｘｉｎ７０４，Ｃｈｎａｙ１０８ａｉａ
ＡｂｔａｔＢｓｄｎｈｃａａｔｒｓｃｏｈＬｒｎＣａｉａｉｎｙｔｍ，ｔｅａｅｄｍｏｓｒｔｓｎｓｒｃ：ａｅｏｔｅｈｒｃｅｔｓｆｔｅｏａ－ｎｖｇｔｓｓｅｉｉｏｈｐｐｒｅｎｔｅａａＬｒｎＣｄｔｎ，ｗｈｃｓａｅｎｔｅｐｌｅｐａｅｍｏｕａｉｎｏｏａ — ｎｖｇｔｎｓｓｅｏａ — ａＭｉｋｉｈｉｂｓｄｏｈｕｓｈｓｄｌｔｆＬｒｎＣａｉａｉｙｔｍ，ａｄｄｏｏｄｅａｅｐｌｅｏｉｏｍｏｕａｉｎａｄａｅｍｅｓｇｉｆｒｔｎＡｔｈｓｒｅｉ，ｃｎｉｅｎｔｅｎｗｕｓｐｓｔｎｉｄｌｔｏ，ｎｔｋｎｓａｅｎｏｍａｉ．ｔｅａｎｔｏｍｅｏｓｄｒｇｈｉｄｓｄａｔｇｈｔＬｒｎＣｉｔｎｏｂｉｔｒｅｙｉｔｒｒｓｎｅｆｒｎｅｏｔｕｕｖｎｅｆｒｎｅｉａｖｎａｅｔａｏａ－Ｓｅｄｔｅｄｓｕｂｄｂｎｅｃｏｓｉｔｒｅｃ．ｃｎｉｏｓｗａｅｉｔｒｅｅｃ．ｅｎＩｒｅｏｅｓｒｈｎｅｒｔｎｏａａｎｏｄｒｔｎｕｅｔｅｉｔｇａｉｆｄｔ，ＣＲＣａｄＲＳｅｃｄｔｏｒｎｒｄｃｄｏｎｎｏｅｍｅｈｄａｅｉｔｕｅ．Ａｔｔｅｅｄｔｅｏｈｎｈｆａｉｉｔｓｗｅｌａｈａｕｆｔｅｄｔｌｋａｅａａｙｅ．ｅｓｂｌｙａｌｓｔｅｖｌｅｏｈａａｉｎｌｚｄｉｎｒＫｅｗｏｄ：ＬｒｎＣＮａｉａｉｎＳｓｅ，Ｄａａｉｋ，ＦｒａｄＥｒｒＣｒｅｔｎ，ｕｓｓｔｎＭｏｕａｉｎ，ｙｒｓｏａ－ｖｇｔｙｔｍｏｔｎｌｏｗｒｒｏｏｒｃｉＰｌｅＰｏｉｏｄｌｔｏｉｏ

罗兰-C定位系统Loran一Cpositioningsystem

罗兰－C定位系统Loran一C positioning system简介：罗兰LORAN(LOng RAnge Navigation)的全称是远程导航，是一种较高精度的低频、远程、脉冲相位双曲线定位系统，同时也是一种较高精度的授时系统，工作频率为100千赫。

“罗兰-C”系统的有效作用距离，在陆上为2000公里，在海面上为3600公里。

主台和副台间的距离可达到1400公里。

按所定管辖地区的要求，设置主台和副台；并按一般的长波导航台选址要求进行选址。

意义：基站以一定得时间间隔发送低频无线信号，船只、飞机等接收到多个信号基站的信号后，可以计算出自身所处的位置。

它成功地解决了周期识别问题并采用了比相、多脉冲编码和相关检测等技术，成为陆、海、空通用的一种导航定位系统。

构成：罗兰C系统由设在地面的1个主台与2～3个副台合成的台链和飞机上的接收设备组成。

测定主、副台发射的两个脉冲信号的时间差和两个脉冲信号中载频的相位差，即可获得飞机到主、副台的距离差。

距离差保持不变的航迹是一条双曲线。

再测定飞机对主台和另一副台的距离差，可得另一条双曲线。

根据两条双曲线的交点可以定出飞机的位置。

这一位置由显示装置以数据形式显示出来。

由于从测量时间差而得到距离差的测量方法精度不高，只能起粗测的作用。

副台发射的载频信号的相位和主台的相同，因而飞机上接收到的主、副台载频信号的相位差和距离差成比例。

测量相位差就可得到距离差。

由于100千赫载频的巷道宽度（见奥米加导航系统）只有1.5公里，测量距离差的精度很高，能起精测的作用。

测量相位差的多值性问题，可以用粗测的时间差来解决(见无线电导航)。

罗兰C导航系统既测量脉冲的时间差又测量载频的相位差，所以又称它为低频脉相双曲线导航系统。

1968年研制成功的罗兰D导航系统提高了地面发射台的机动性，是一种军用战术导航系统。

它提供载体所处的经、纬度信息，并采用WGS-72坐标系，但其所提供的导航信息的误差较大。

北斗_罗兰C组合导航系统研究

第 26 卷第 3 期 2005 年 5 月
宇
航
学
报
Journal of Astronautics
Vol. 26 No. 3 May 2005
北斗/ 罗兰 C 组合导航系统研究
邓方林, 梁勇
( 第二炮兵工程学院 301 教研室 , 陕西西安 710025)
摘
要 : 为解决我国缺乏拥有自主控制权的无源三维导航定位系统与军用、民用领域迫切需要三维导航定位
[ 3]
图 5 东海台链覆盖区组合系统定位误差及 GDOP Fig . 5 Error of positioning and GDOP of integrated system in the area covered by east sea stations
290 3 组合系统预期效果分析
宇航学报
[ 2] [1]
战争的核心优势 , 制信息权是赢得未来战争的关键要素。战场中准确的时间和位置是最重要的战场信息, 也是实施远程精确打击最重要的信息。所以远程精确打击的实施及其效果强烈依赖三维导航定位和时间统一保障的质量和水平。远程精确打击已成为现代高技术战争的主要特征 , 精确制导武器是现代战争的杀手锏 , 以 2003 年伊拉克战争为例 , 美英联军使用的精确制导武器占武器总量的 90% , 其中 80% 采用了 GPS( 全球定位系统 ) 导航 ( 单独或组合使用 ) , 充分说明精确制导技术和卫星组合导航系统在未来高技术战争中的重要地位。鉴于我国有自主控制权的北斗一号、长河二号导航系统没有无源三维导航定位的功能 , 而我国军用、民用广阔领域迫切需要三维导航定位。大量使用 GPS 或 GLONASS( 俄罗斯卫星导航系统 ) 使得我国军事安全及事关国计民生的电力、电信等产业潜存着极大的风险。国内已有多家单位在研制无源北斗接收机, 增加其准三维定位功能, 但都必须在接收机中带上铷原子钟提供时间参数 , 利用高度表提供高度参数, 才能满足三维导航方程的列写与求解条件。由此又带来若干新的问题 : 一是铷原子钟必须有较长时间的预热 ( 最好要三小时 ) , 不利于机动作战 ; 二是载体振动或有噪声的高动态飞行环境使其时频标的稳定性

复杂环境下罗兰C∕北斗组合导航方法及仿真分析

复杂环境下罗兰C∕北斗组合导航方法及仿真分析罗兰C∕北斗组合导航方法及仿真分析随着现代化技术的不断发展，导航技术也日益成熟。

在复杂环境下进行导航，要求导航系统具有高精度、高鲁棒性以及高度可靠性等特点。

而罗兰C∕北斗组合导航方法作为一种新型导航技术，能够满足这些要求。

下面将介绍罗兰C∕北斗组合导航方法及其仿真分析。

一、罗兰C∕北斗组合导航方法罗兰C∕北斗组合导航方法是将两种不同的导航系统进行融合，达到提高导航精度及鲁棒性的效果。

罗兰C是一种基于惯性导航系统的高精度导航技术，基于姿态矩阵的扩展卡尔曼滤波算法是其主要算法；北斗卫星导航系统则是一种基于卫星信号的导航技术，可以在不通视的情况下进行有效导航。

两种导航系统的数据经过融合后，可以提高导航精度及鲁棒性。

罗兰C∕北斗组合导航系统的工作流程为：首先罗兰C系统利用惯性传感器来测量航向、俯仰和横滚角等惯性信息，进而利用卡尔曼滤波算法对这些数据进行处理和修正；在北斗卫星系统中，则利用卫星信号来反演出位置、速度和时刻等数据，在保证数据质量的情况下，对卫星信号进行处理和加工。

最后利用融合算法将这两部分数据进行融合处理，求得船只的位置、速度和姿态信息。

二、仿真分析为验证罗兰C∕北斗组合导航方法的优越性，下面进行仿真分析。

在仿真实验中，假设有多个接收器接受北斗卫星信号，其中一个接收器还搭载了罗兰C惯导系统。

设置复杂环境，如外部干扰、船体晃动等，并进行不同模式下的导航实验。

经过仿真实验，可以得到以下结论：1.与单纯北斗卫星导航系统相比，罗兰C∕北斗组合导航系统在复杂环境下导航精度更高，鲁棒性更强。

2.在使用罗兰C∕北斗组合导航系统时，即使单个接收器数据出现异常，也不会对导航精度产生过大的影响。

3.通过罗兰C∕北斗组合导航方法，可以解决北斗卫星导航系统在复杂地形或城市峡谷等垂直遮挡处信号弱或信号丢失等问题，大幅提高了导航的可靠性和稳定性。

总之，罗兰C∕北斗组合导航方法充分发挥了两种不同导航系统的优势，能够提高导航精度、鲁棒性和可靠性。

罗兰C定位系统Loran一Cpositioningsystem

“罗兰-C”系统的有效作用距离，在陆上为2000公里，在海面上为3600公里。

主台和副台间的距离可达到1400公里。

按所定管辖地区的要求，设置主台和副台；并按一般的长波导航台选址要求进行选址。

意义：基站以一定得时间间隔发送低频无线信号，船只、飞机等接收到多个信号基站的信号后，可以计算出自身所处的位置。

它成功地解决了周期识别问题并采用了比相、多脉冲编码和相关检测等技术，成为陆、海、空通用的一种导航定位系统。

构成：罗兰C系统由设在地面的1个主台与2～3个副台合成的台链和飞机上的接收设备组成。

测定主、副台发射的两个脉冲信号的时间差和两个脉冲信号中载频的相位差，即可获得飞机到主、副台的距离差。

距离差保持不变的航迹是一条双曲线。

再测定飞机对主台和另一副台的距离差，可得另一条双曲线。

根据两条双曲线的交点可以定出飞机的位置。

这一位置由显示装置以数据形式显示出来。

由于从测量时间差而得到距离差的测量方法精度不高，只能起粗测的作用。

副台发射的载频信号的相位和主台的相同，因而飞机上接收到的主、副台载频信号的相位差和距离差成比例。

测量相位差就可得到距离差。

由于 100千赫载频的巷道宽度（见奥米加导航系统）只有1.5公里，测量距离差的精度很高，能起精测的作用。

测量相位差的多值性问题，可以用粗测的时间差来解决(见无线电导航)。

罗兰C导航系统既测量脉冲的时间差又测量载频的相位差，所以又称它为低频脉相双曲线导航系统。

1968年研制成功的罗兰 D导航系统提高了地面发射台的机动性，是一种军用战术导航系统。

它提供载体所处的经、纬度信息，并采用WGS-72坐标系，但其所提供的导航信息的误差较大。

罗兰C导航系统

航海仪器
（Ⅱ）
罗兰C导航系统卫星导航系统
自动识别系统航行数据记录仪
组合导航系统
第三篇
无线电导航系统
双曲线导航系统
1.脉冲测距差双曲线导航系统（LORAN-A） P 2.相位测距差双曲线导航系统（Ω、DECCA）
发射台1
F1
发射台2
F2
3.脉冲-相位测距差双曲线导航系统
（LORAN-C）
第八章罗兰C导航系统
（4）台链识别：台链的识别是依据不同的脉冲组重复周期（GRI） GRI = 40 000 s – 99 990 s 命名用GRI的前四位数字表示，如9610-X
劳兰C台链资料：《无线电信号表》第二卷 Admiralty List of Radio Signals—NO.2 或
海上：38us 陆地：31us
在30us处采样（3rd周载波零点）测到的必是无干扰的地波
可以消除同一脉冲天波对地波的干扰 2. 接收机产生与主副台编码相同的多脉冲相位编码（本机信号，只有当
本机主副台信号与接收到的主副台信号完全对应时，接收机的输出为最大）
可以消除前序脉冲天波对后序脉冲地波的干扰
第二节罗兰C导航仪和罗兰C定位
β
主副：消除双值性；
Δ ：识别各副台
Dt =b主副+D
中垂线
P1
b主副+D ~ 2b主副+D t主 P2 t副
D ~ b主副+D
副台S P3
Dt =2b主副+D
主台M b主副
Dt = D
主台侧基线延长线
副台侧基线延长线
时差的测量：（1）脉冲法：测量主台与副台脉冲包络的时间差，粗测距离差
主台 M

基于罗兰C和卫星导航的多源组合导航技术研究

基于罗兰C和卫星导航的多源组合导航技术研究作者：吴江樊建文来源：《科技视界》 2014年第16期吴江樊建文（西安导航技术研究所，陕西西安 710068）【摘要】本文提出了一种利用罗兰C、卫星导航和惯性导航三种常用船用导航手段构成的多源组合导航系统，分析了该系统的能力和特点，给出了系统简要组成和信息融合处理的基本结构，并通过仿真进行了原理验证。

【关键词】罗兰C；卫星导航；惯性导航；信息融合；船用导航卫星导航系统以其全球覆盖、定位精度高的优点受到世界瞩目，并获得广泛应用。

但其信号的脆弱性使其不能成为完全可信赖的PNT手段，因此罗兰C作为备用的PNT方式是非常必要的。

在用户段，通常卫星导航接收机和罗兰C接收机是各自独立使用的，只有当卫星导航由于故障或干扰而无法使用时，才转换到罗兰C使用。

如果将卫星导航信息和罗兰C信息进行融合处理，并引入惯性导航信息，使三种导航传感器组合使用，则可以使融合后的导航信息在覆盖范围、抗干扰性、信息的可靠性等方面得到改善。

1 系统组成及工作原理如图1所示，组合导航设备的组成主要包括罗兰C接收机、GNSS接收机、INS和数据处理器。

其中数据处理器包括时频源和处理器模块，其主要功能是接收三种导航传感器信息进行融合解算处理，获得最优的导航结果，同时获得INS误差校正量。

实际设备研制时，数据处理器可以采用三种方式实现：独立处理设备、处理板卡内嵌入INS、利用GNSS接收机处理器进行处理（共用接收机的时钟频率源）。

1.1 信息处理如图2所示，信息处理主要包括信息异常检测、信息融合、工作模式自动决策、伪距计算和性能评估。

信息异常检测：利用冗余信息对各导航传感器输出参数的异常进行实时检测；信息融合：包括GNSS/INS、罗兰C/INS、罗兰C/GNSS/INS三种工作模式，各种工作模式工作条件见表1；工作模式自动决策：根据传感器状态、信息资源、异常情况等因素，决策融合处理的工作模式；伪距计算：利用罗兰C和GNSS原始信息解算测距参数；性能评估：对融合结果性能进行实时的在线评估。

罗兰-C导航系统地面台站信号模拟器设计

罗兰-C导航系统地面台站信号模拟器设计论文导读：罗兰-C导航系统机载设备在机务内场进行定检测试时。

需要罗兰-C系统地面台站信号模拟器提供专用的测试信号。

还需要罗兰-C系统信号模拟器要具有程控操作功能。

笔者研制了一种既可通过GPIB接口进行程控操作。

（4）“FPGA”（选用EP20K300E）为现场可编程门阵列。

关键词：罗兰-C导航系统，地面台站，信号模拟器，GPIB 接口，FPGA，DSP1引言随着“长河二号”工程的全面投入运行，罗兰-C远程无线电导航系统地面台链已有效覆盖中国东、南部沿海及内陆领域[1]，航空型罗兰-C 导航系统接收设备已实现了国产化[2][3]。

目前在国内，罗兰-C导航系统除了已普遍应用于海上舰船导航定位外，还开始广泛应用于空中飞机航线导航、终端导航和非精密进近引导。

罗兰-C导航系统在航空领域的应用，丰富了飞机导航引导手段。

罗兰-C导航系统机载设备在机务内场进行定检测试时，需要罗兰-C 系统地面台站信号模拟器提供专用的测试信号。

特别是在自动测试系统（ATE）平台上对罗兰-C系统机载设备进行定检测试时，还需要罗兰-C系统信号模拟器要具有程控操作功能。

依据在ATE系统测试平台上对罗兰-C系统机载设备进行自动定检测试时的功能需求，同时兼顾传统手动测试环境的使用要求，笔者研制了一种既可通过GPIB接口进行程控操作，又可通过控制面板手动操作的罗兰-C系统地面台站信号模拟器。

2设计思路2.1功能和适应性考虑根据在ATE 系统平台上对罗兰-C系统机载设备进行自动定检测试时的功能需求，同时兼顾考虑传统手动测试环境下的使用要求，要求罗兰-C系统地面台站信号模拟器应能模拟产生罗兰-C地面台站信号，以与其它测量仪器配合使用，完成航空型和航海型罗兰-C接收机的时差精度、台站锁定时间、台站跟踪等性能指标的程控自动检测和手动人工检测。

具体功能如下：(1) 可模拟产生不同时差的任意一组罗兰-C台链的主、副台工作信号；(2) 具有同轴电缆信号和天线射频信号两种罗兰—C台链主、副台模拟信号输出形式；(3) 具有运用GPIB总线程控设置罗兰-C台链主、副台组重复间隔（又称为“组重复周期”，GRI）和主、副台时差1（TD1）、时差2（TD2）数值和模拟信号输出幅度等数值功能；(4) 具有通过GPIB总线与ATE系统主控计算机之间的通信功能；(5) 具有运用控制面板人工设置罗兰—C台链主、副台GRI、TD1、TD2数值和模拟信号输出幅度等数值功能；(6) 具有自检测功能。

罗兰-C系统多台链接收机定位解算算法

罗兰-C系统多台链接收机定位解算算法
唐金元;王春雷;王翠珍
【期刊名称】《航空计算技术》
【年(卷),期】2013(043)002
【摘要】目前,罗兰-C远程导航系统的用户设备(罗兰-C接收机)开始采用可同时搜索、跟踪多个不同罗兰-C台链台站信号的多台链接收机结构.多台链罗兰-C接收机运用“多位置线定位解算技术”,利用双曲线定位原理优选多条双曲线位置线进行时差转换定位,基于多台链概位解算和迭代定位解算原理消除定位多值性,提高定位精度.简要介绍了某航空型多台链罗兰-C接收机工作原理,重点对其多台链概位解算和迭代定位解算的计算方法进行了理论研究分析.
【总页数】4页(P72-75)
【作者】唐金元;王春雷;王翠珍
【作者单位】海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;海军航空工程应用所,北京100071;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041
【正文语种】中文
【中图分类】TN961
【相关文献】
1.罗兰C双台链交叉定位算法研究 [J], 曹可劲;朱银兵;张磊;刘睿
2.北斗/罗兰组合导航系统中伪距导航定位解算新算法研究 [J], 王明福;王仕成;罗大成;张安京
3.罗兰C多台链定位解算技术及其应用 [J], 袁小利;高锐
4.微弱信号下基于模糊度解算的辅助式GPS接收机定位算法研究 [J], 宋成;王飞雪;庄钊文
5.选星算法下GNSS兼容接收机自身定位解算仿真 [J], 车咏馨
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一种高分辨率的罗兰C接收机天波延迟估计技术

收稿日期：2005-05-26第23卷第7期计算机仿真2006年7月文章编号：l006-9348（2006）07-0295-04一种高分辨率的罗兰C 接收机天波延迟估计技术杨迎春l ，杨新峰2（l.海军工程大学导航工程系，湖北武汉430033；2.海军工程大学兵器工程系，湖北武汉430033）摘要：该文提出了一种基于特征分解和多信号分类算法估计罗兰C 无线电导航接收机天波延迟的新技术。

它的创新处在于为接收机基准点的实时设置提供了一种新方法。

常规接收机为了防止天波干扰，将基准点设置在一个固定位置上，导致基准点处信噪比受包络限制而较低，从而大大增加了对准基准点的时间。

该文设计出一种估计天波延迟的高效处理方法，在低信噪比条件下分离出了地波和天波的到达时刻。

进而设计出能根据天波延迟变化实时选择基准点最佳位置，并能利用地波到达时刻进行周期选择的新型接收机。

由于此法可以用于增加基准点处的信噪比，减少了对准基准点的时间，因而能极大地提高现有罗兰C 接收机的性能。

该文最后还给出了实现此技术的硬件框图。

关键词：无线电导航；天波干扰；频谱相除；多信号分类中图分类号：TN9ll.4 文献标识码：A A High Resolution Technigue for Loran -C Skywave Delay EstimationYANG Ying -chun l ，YANG Xin -feng 2（l.Dept of Navigation Eng.，Navai Univ.of Engineering ，Wuhan Hubei 430033，China ；2.Dept of Weaponry Eng.，Navai Univ.of Engineering ，Wuhan Hubei 430033，China ）ABSTRACT ：This paper offers a novei technigue for estimating the Loran -C skywave deiays.The technigue is based on eigendecomposition and muitipie signai ciassification aigorithms.The noveity iies in a new method which sets the datum -mark in reai -time for the receiver.As we known ，common Loran -C receiver empioys a fixed da-tum -mark in order to avoid interference caused by skywave ，as the SNR is often poor at this point due to the ampii-tude iimit of the puise enveiope ，so it greatiy increases time for tracking the datum -mark.We design an efficient measurement to estimate the skywave deiays ，and get the arrivai time of groundwave and skywave separateiy in poor SNR.Based on this technigue ，we design a new Loran -C receiver.It can adjust the datum -mark automaticaiiy to optimai position according to the varying deiays of skywave in reai -time ，and can resoive cycie ambiguity by referen-cing the arrivai time of groundwave.The technigue increases the SNR and decreases the time for tracking datum mark ，so it improves the performance of Loran -C receiver enormousiy.At the end of this paper ，a frame for reaiizing this technigue is presented.KEYWORDS ：Radio navigation ；Skywave interference ；Spectrum division ；Muitipie signai ciassification1 引言1 1 罗兰C 导航系统简介罗兰C 是一种广泛用于民航、航海、公路交通领域的陆基中远程精密无线电导航系统。

罗兰-c脉冲重复周期快速判别算法研究

罗兰-C(LoranC)系统是一种远程高精度无线电导航系统,属于陆基、低频、脉冲相位导航体制[1]。

罗兰-C系统是独立的无线电导航系统,常作为GPS等其他导航系统的备份。

但与其他导航系统相比,其定位精度还有待提高[2]。

罗兰-C脉冲识别经过大量研究已经形成了许多的识别方法,然而脉冲组重复周期(GRI)识别依然依靠人工搜索或相位编码匹配等方式[3]。

这些方法识别锁定时间长,而且稳定性差,一旦脱锁则需要较长时间恢复锁定,与现代导航要求快速性、可靠性、实时性等的诸多需求相距甚远。

随着数字技术的发展,针对GRI的运算处理已经不是制约其发展的重要因素。

传统罗兰-C接收机分钟级的开机锁定时间已经远不能满足实际需要,秒级的快速锁定是其今后发展的方向。

本文提出一种针对罗兰-C系统GRI快速识别的方法———代数判别法,并对该方法进行验证。

1罗兰-C信号GRI识别原理罗兰-C台站以固定的时间间隔向外发播罗兰-C脉冲,接收端导航定位广泛采用双曲线定位,即接收端接收属于同一个台链的三个不同台站发送的脉冲信号,如图1所示。

这三个台站分别为一个主台和两个副台。

通过计算主副台脉冲到达的时间差来定位。

主台发射9个脉冲,其中前8个间隔时长1ms发射,第九个脉冲间隔2ms发射;副台8个脉冲间隔1ms发射。

对于单台链的GRI的识别最有效的方法是寻找主台的第九个脉冲,测量每个主台的第九个脉冲的相对位置时间间隔,即可得到所要的GRI。

图1罗兰C单台链主台第九个脉冲与GRI关系2时间单元方式下的脉冲划分针对一段时长的采样信号,识别其中的每一个罗兰-C脉冲,并标记脉冲第三周期过零点时刻,时间精度取微秒整数。

如图2可以看出,在1000μs范围内,罗兰-C脉冲的大部分能量集中在前250μs范围内。

对采样时长为250μs分成一段,每一段表示一个时间单元。

对采样信号幅值归一化,在每一个时间单元中搜索是否存在脉冲信号。

设每个时间单元中,最大归一化幅值绝对值大于一门限值的脉冲信号称为有脉冲信号时间单元、否则称为无脉冲信号时间单元,有脉冲信号时间单元标记为1,无脉冲信号时间单元标记为0。

罗兰C信号模拟器的设计与实现_王秀森

罗兰C信号模拟器的设计与实现_王秀森⽂章编号:1009-3486(2001)04-0071-04罗兰C 信号模拟器的设计与实现王秀森,张治军,王孝通(海军⼤连舰艇学院航海系,辽宁⼤连116018)摘　要:运⽤数控技术产⽣罗兰C 信号;通过对罗兰C 脉冲的傅⽴叶分析和采样分析,确定仪器所⽤的采样频率和滤波器,给出了设计及实现罗兰C 信号模拟器的原理.关键词:数控技术;傅⽴叶分析;采样分析;信号模拟器中图分类号:TN966.2 ⽂献标识码:A罗兰C 导航仪的操作使⽤通常在室内进⾏,只能在定点接收信号,信号传播的时间、信号幅值的⼤⼩及环境的⼲扰⼏乎都是⼀成不变的,这样就影响了训练的完整性及有效性.⽽且,由于定点接收信号的局限性,维修⼈员对导航仪的维修检查只能局限于很⼩的范围内.鉴于上述实际情况,研制程控罗兰C 信号模拟器,产⽣各个台链的罗兰C 信号,模拟舰船运动及海上环境对信号的影响,对提⾼罗兰C 导航仪的使⽤和保护能⼒是很重要的.罗兰C 信号有严格的包络形状,传播过程受环境的影响⽐较⼤.利⽤模拟电路产⽣罗兰C 信号,产⽣的信号误差⽐较⼤,对信号不易调整控制,也难于叠加⼲扰信号;采⽤数控技术来产⽣信号,根据罗兰C 信号的理论波形,按照⼀定的采样间隔,在定时器的控制下,经过数/模转换及滤波电路,产⽣标准的罗兰C 信号.通过这种⽅式产⽣的信号容易调整控制,可很⽅便地叠加⼲扰信号和噪声.1　罗兰C 脉冲的傅⽴叶分析标准的罗兰C 信号是脉冲形式的,脉宽200µs ,载频为100kHz ,带宽±10kHz .其表达式为:u (t )=U (t )sin (2πf c t )式中:f c =100kHz ,U (t )为脉冲包络:U (t )=(At 2e -265×10-6t )·ε(t ),0≤t ≤200µs ,ε(t )为单位阶跃函数[1].1.1　罗兰C 脉冲的傅⽴叶谱将脉冲展开为三⾓型傅⽴叶级数　第13卷　第4期　2001年8⽉海军⼯程⼤学学报　J OURNAL OF NAVAL UNIVERSITY OF E NGINEERING Vol .13　No .4　Aug .2001　收稿⽇期:2001-05-14;修订⽇期:2001-06-02作者简介:王秀森(1960-),男,副教授,学⼠.取T 0=1ms (脉冲间隔),得u (t )=K [-2.503×10-3+…+0.1157cos (90w 0t +θ90)+…+1.1342cos (100w 0t +θ100)+…+0.1149cos (110w 0t +θ110)+…]其中:K 为⽐例系数,其幅度谱如图1所⽰.由幅度谱知:C n 以100w 0为中⼼向两边衰减且lim n ※∞C n =0,C 90/C 100=0.102,C 110/C 100=0.101,故当0≤n ≤90或n ≥90时,信号的幅值不⾜峰值的⼗分之⼀.在实际中,罗兰C 脉冲的频谱在90110kHz 之间,因⽽罗兰C 脉冲只有90110次谐波分量.1.2　罗兰C 脉冲的包络分析包络的功率响应图如图2所⽰.从图中可知:包络具有很强的衰减特性,第⼀个旁瓣电平为-59.57dB ,第⼆旁瓣电平为-74.13dB ,旁瓣下降速率为每倍频程28dB .根据帕什⽡尔定理,U (t )的能量E U =∫∞-∞U 2(t )d t =1π∫∞-∞|U (w )|2d w 其中:U (w )=∫∞-∞U (t )e -jwt d t ,由此可计算出在标准的罗兰C 信号频带范围内,信号占有整个信号能量的99.21%,损失误差仅为0.79%.2　罗兰C 脉冲的采样分析由采样定理:⼀个带限连续信号在⼀定的条件下,可以⽤其采样的离散序列来代替⽽不损失任何信息.罗兰C 脉冲是⼀个时宽有限信号,因此它的傅⽴叶变换不可能是有限带宽的,采样的结果必将引起镜像效应.同时,如果选取的样本点数N 正好等于罗兰C 脉冲的抽样点点数,那就不存在截取,在这种情况下,误差只是由镜像效应引起的[2].所以,通过合理选择采样间隔和抗镜像滤波器,采样的计算值与罗兰C 信号的实际值将很好地吻合.2.1　抗镜像滤波器的选取常⽤的模拟低通滤波器有巴特沃斯滤波器、切⽐雪夫滤波器和椭圆滤波器.3种滤波器的幅度特性的⽐较如图3所⽰,其中N 为阶数.由图可以看出椭圆滤波器有最陡的通带边缘过渡特性[2].由于罗兰C 信号对频带的严格限制,所选择的滤波器要求在阻带能极⼤地衰减掉信号的⾼频成分,在过渡段希望有最陡的下降斜率,故选择椭圆滤波器.此时,通带截⽌频率到阻带起始频率之差最⼩.2.2　采样频率的选取罗兰C 脉冲的特殊形状,使其能量绝⼤部分在90～110kHz 范围内,故可近似认为它是⼀个带通信·72·海　军　⼯　程　⼤　学　学　报第13卷　图3　3种滤波器的幅度特性⽐较号.在通过模拟滤波后,其采样频率f s 应满⾜:2f 1N -1≥f s ≥2f 2N,N 为任⼀正整数.其重构公式为[3]:u (t )=2WT s ∑∞n =-∞u (nT s )sin πW (t -nT s )πW (t -nT s )cos2πf c (t -nT s )其中:f c =12(f 1+f 2);W =f 2-f 1;T s =1/f s .在实际中,先取f s 2W =40kHz ,初步估算N 的上限值,然后再计算f s =36kHz ,N =6.3　罗兰C 信号模拟器的设计与实现基于上述分析,我们研制了罗兰C 信号模拟器.该模拟器是⼀种以单⽚机为控制主体的便携式信号模拟器,它采⽤双CPU ⽅式,分别控制信号产⽣器和导航计算及信号处理器的⼯作;同时,采⽤数字控制⽅式实现各种信号的产⽣及参数的变化.系统整体框图如图4所⽰.图4　系统整体框图该模拟器的主要功能是模拟产⽣电平连续可调的罗兰C 地波信号、天波⼲扰信号和噪声信号,且调整性互相独⽴.输出形式可以是单⼀的⼀种或⼀⾄三种成分的混合;对地波信号可调节它的包周差,天波⼲扰信号可调节它的延时量,噪声信号则可调节它的频率,且调节性互相独⽴;在时差⼯作⽅式下,能模拟出任意台链的罗兰C 信号;在经纬度⼯作⽅式下,具有定点和导航训练功能.以下是模拟器主要部分的⼯作原理:中央处理器———接收来⾃导航计算和信息处理机的各种控制信息,经数据总线分时地将接收到的定时器在各个阶段的定时值送定时器并控制其启动与停⽌;同时,将接收到的包周差控制参数、天波延时控制参数、噪声信号频率参数和各数控放⼤器的⼯作参数分送相应的参数控制器.·73·　第4期　王秀森等:罗兰C 信号模拟器的设计与实现信号产⽣器———事先根据罗兰C 信号的波形变化规律,按照⼀定的采样频率(36kHz 将各对应时间的波形数据转化为数字量后存储在模块⾥.当信号产⽣器⼯作时,把这些数字量按序取出,送到数摸转换电路上,再经滤波即可形成标准罗兰C 地波信号和天波信号.合成匹配电路———采⽤低噪声运放器件,将各数控放⼤器输出的地波信号、天波信号和噪声信号混合输出,并完成模拟器的输出与导航仪的输⼊之间的阻抗匹配.软件模块———包括导航计算信息处理机软件和信号产⽣器软件两⼤模块,采⽤汇编语⾔编写.主要担负导航信息的计算任务、定时器在各阶段的计数值和副台个数计算、各种参数的初始化、信息的实时显⽰以及创建友好的⼈机界⾯等功能.4　结束语该模拟器产⽣的波形达到罗兰C 信号的技术标准,并已⽤于实际训练和罗兰C 导航仪的维修.采⽤数控技术,根据罗兰C 信号特征,并通过控制环境和噪声信号,产⽣的波形达到罗兰C 信号的技术标准和维修检查的要求.参考⽂献:[1]　海　杭.罗兰C 使⽤⼿册[M ].南京.东南⼤学出版社,1996.[2]候朝焕,阎世尊,蒋银林.实⽤FFT 信号处理技术[M ].北京:海洋出版社.1990.[3]李衍达,常　迥.信号重构理论及其应⽤[M ].北京:清华⼤学出版社.1991.[4][美]科恩L .TIME -FREQUENCY ANALYSIS [M ].西安:西安交通⼤学出版社,1998.[5]吴新余,周井泉,沈元隆.信号与系统—时域、频域分析及MATLAB 软件的应⽤[M ].北京:电⼦⼯业出版社,1999.Design and realization of the LR -C signal simulatorW ANG Xiu -sen ,ZHANG Zhi -jun ,WANG Xiao -tong(Dept .of Navigation ,Dalian Naval Academy ,Dalian 116018,China )A bstract :This paper applies the numerical control technique to generate the LR -C signal .After discussing the Fourier analysis and the sampling analysis of the LR -C impulse signal ,the sampling frequency and filter are de -fined ,and then the design of the signal simulator is presented .Key words :numerical control technique ;Fourier analysis ;sampling analysis ;signal simulator ·74·海　军　⼯　程　⼤　学　学　报第13卷　。

罗兰C系统试飞中的ASF修正方法分析

罗兰C系统试飞中的ASF修正方法分析袁大天;陈亮;李太平【摘要】The additional secondary factor(ASF)transmitted by Loran C signal ground wave is the main source of its posi⁃tioning errors. ASF revised can improve the positioning accuracy significantly. The mathematical model and the direct measure⁃ment are studied based on ASF revision,then Loran C positioning errors after mathematical model ASF revised and directmea⁃surement ASF revised are compared. The study results show that the method in combination with mathematical model revision and direct measurement revision can better improve the positioning accuracy of Loran C system and test flight efficiency.%罗兰C信号地波传播ASF（附加二次相位因子）是其定位误差的主要来源，对ASF进行修正可显著提高其定位精度。

针对ASF修正进行了数学模型和直接测量研究，并把数学模型修正ASF后的罗兰C定位误差和直接测量修正ASF后的罗兰C定位误差进行比对。

研究表明，采用数学模型修正和直接测量修正相结合的方法，能够更好地提高罗兰C系统的定位精度，提高试飞效率。

【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)013【总页数】4页(P160-163)【关键词】罗兰C;ASF修正;飞行试验;定位误差【作者】袁大天;陈亮;李太平【作者单位】中国飞行试验研究院，陕西西安 710089;中国飞行试验研究院，陕西西安 710089;中国飞行试验研究院，陕西西安 710089【正文语种】中文【中图分类】TN967.6-34罗兰C导航系统（Loran⁃C navigation system，以下简称罗兰C）是美国海岸警卫队研制成功的一种远程无线电导航系统，作用距离可达2 000 km，工作频率在100 kHz。