In this paper, an adaptive signal tracking loop for a GPS L1/L2C/L5 receiver is designed. The design parameters is adjusted according to the receiver's operating conditions such as the signal strength and the receiver dynamics by using the different characteristics of GPS L1, L2C and L5 signal. Simulation results show that the tracking accuracy of the proposed signal tracking loop is better than those of L1, L2C and L5 only signal tracking loop.
미국은 GPS 현대화 계획을 추진하고 있으며 그 주요 내용 중의 하나가 L5 신호를 제공하는 것이다. 1176.45MHz 대역의 L5 주파수는 항공기의 안전운항을 위해 할당한 주파수 대역을 사용하여 안정적인 항법 서비스를 제공할 수 있고, L1 주파수와 동시에 사용시 이온층 오차를 제거하여 보다 높은 측위 정밀도를 제공할 수 있다. 그러나, L5 신호의 코드길이는 L1 신호에 비해 10배가 더 길기 때문에 L5 신호의 획득시간도 L1 신호에 비해 더 길어진다. 이러한 단점을 개선하기 위해서는 신호획득에 사용되는 상관기 갯수를 늘려야 하는데, 이는 상관기 구조가 복잡해지고 연산량이 많아지는 문제점이 있다. 따라서, 본 논문은 GPS L1/L5 겸용 수신기에서 L1 신호처리 결과를 이용하여 L5 신호추적하는 방법을 제안한 것으로, L5 신호획득 과정을 사용하지 않으므로 L5 신호획득을 위한 별도의 하드웨어가 필요하지 않다. 제안된 방법은 동일한 GPS 위성에서 전송하는 L1/L5 신호는 코드시작시점의 코드위상이 동기가 되어 있다는 특성을 이용하여 L1 신호의 메시지 비트가 시작하는 시점에 L5 코드의 시작시점을 동기시킨다. 그리고, GPS L1 신호를 처리하여 산출된 도플러 주파수 변이값을 이용하여 캐리어 주파수간의 관계식을 통해 GPS L5 도플러 주파수 변이값을 계산한다. 이렇게 계산된 L5 신호의 코드시작시점과 도플러 주파수 변이값을 이용하면 L5 신호획득을 위한 별도의 상관기 모듈을 사용하지 않고 L5 신호를 추적 할 수 있다. 본 논문에서 제안한 방법은 시뮬레이션 결과를 통해 이론적 분석의 타당성을 입증한다.
Launch of the first Quasi-Zentih Satellite System (QZSS) satellite, dubbed Michibiki, took place September 11, 2010 and technical and application verification of the satellite is being carried out. This paper presents the results obtained from processing of the L5 signal transmitted from the QZSS satellite. The QZSS L5 signal is collected in ETRI, Korea. And then, the acquisition and tracking are performed by the L5 software receiver implemented by ETRI. The tracking loop of FLL, PLL, and DLL, the EPL correlator output, and the C/No output results show that the QZSS L5 signal is normally processed. Finally, the paper demonstrates that the QZSS L5 signal could be used as GPS satellite based augmentation system in Korea as well as Japan.
Yoo, Won Jae;Kim, Lawoo;Lee, Yu Dam;Lee, Taek Geun;Lee, Hyung Keun
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제10권1호
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pp.1-12
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2021
Due to the Global Navigation Satellite System (GNSS) modernization, the recently launched GNSS satellites transmit signals at various frequency bands of L1, L2 and L5. Considering the Korea Positioning System (KPS) signal and other GNSS augmentation signals in the future, there is a high probability of applying more complex communication techniques to the new GNSS signals. For the reason, GNSS receivers based on flexible Software Defined Radio (SDR) concept needs to be developed to evaluate various experimental communication techniques by accessing each signal processing module in detail. In this paper, we introduce a multi-constellation (GPS/Galileo/BeiDou) multi-band (L1/L2/L5) SDR by utilizing Ettus USRP N210. The signal reception module of the developed SDR includes down-conversion, analog-to-digital conversion, signal acquisition, and tracking. The down-conversion module is designed based on the super-heterodyne method fitted for MHz sampling. The signal acquisition module performs PRN code generation and FFT operation and the signal tracking module implements delay/phase/frequency locked loops only by software. In general, it is difficult to sample entire main lobe components of L5 band signals due to their higher chipping rate compared with L1 and L2 band signals. Experiment result shows that it is possible to acquire and track the under-sampled signals by the developed SDR.
Cho, Sung Lyong;Lim, Deok Won;Yeo, Sang-Rae;Park, Chansik;Hwang, Dong-Hwan;Lee, Sang Jeong
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제1권1호
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pp.29-34
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2012
A software GNSS signal generator for the GPS L1/L2/L5 and Galileo E1/E5 signals is proposed in this paper. And this signal generator is designed and implemented with several components by considering the reuse and expansion of components for similar GNSS signals. The characteristics of the reusability of the components are confirmed with the carrier generation and the band-pass filter components. And the functionality of the GNSS multi-band IF signal generator is validated by using the commercial software GPS L1 receiver, and the performance of signal acquisition, tracking and accuracy of horizontal position error are analyzed for this validation. As a result, the GPS L1 signal generator operates successfully and it could be expected that other signal generators also operate well because most of components are the same as those of the GPS L1 signal generator.
The GPS modernization program offered a new civil signal on the L2 band, and the first modernized GPS Block IIR satellite was launched in September 2005. Currently, eight GPS Block IIRM satellites and two Block IIF satellites transmit L2C signal. The L2C signal contains two codes of CM and CL that are much longer than the L1 C/A code. Thus, the acquisition of the CM and CL codes takes more time compared with that of L1 C/A code. Under the assumption that the L2C signal is strong enough for detection, this paper suggests rapid acquisition methods for the GPS L2C signals for software receivers and compares its performance with that of other methods.
GPS L2C signal is a recently added civil signal to L2 frequency and is constructed by time division multiplexing of civil moderate (L2-CM) and civil long (L2-CL) code signals. While the L2-CM code is 20 ms-periodic and modulates satellite navigation message, the L2-CL code is 1.5s-periodic with 767,250 chips long code sequence and carries no data. Therefore, the L2-CL code signal allows receivers to perform a very long coherent integration. However, due to the length of the L2-CL code, the acquisition of the L2-CL code signal may take too long or require too much hardware resources. In this paper, we propose a three-step ultra-fast L2-CL code acquisition (TSCLA) technique for dual band GPS receivers. In the proposed TSCLA technique, a dual band GPS receiver sequentially acquires the coarse/acquisition (C/A) code signal at L1 frequency, the L2-CM code signal, and the L2-CL code signal to minimize mean acquisition time (MAT). The theoretical performance analysis and numerous Monte Carlo simulations show the significant advantage of the proposed TSCLA technique over conventional techniques introduced in the literature.
This paper introduces a resistance scanning-type flexible tactile sensor for intelligent robots and presents the output characteristics of the sensor via signal processing. The sensor was produced via the lamination method using multi-walled carbon nanotubes (a conductive material), an insulator, and Tango-plus (an elastic material). Analog and digital signal processing boards were produced to analyze the output signal of the sensor. The analog signal processing board was made up of an integrator and an amplifier for signal stability, and the digital signal processing board was made up of an IIR filter for noise removal. Finally, the sensor output for the contact force was confirmed through experiments.
This paper designs a software signal generator for the new GPS L2 civil signal. The CM/CL code and the message structure of L2CS described in GPS ICD PPIRN-200C-007 are used in designing the signal generator. The output of the GPS signal generator is designed as the sampled IF data with the sampling frequency 5.7MHz and stored in the binary data format. By analyzing both the spectrum characteristics of the output signal and the correlation properties of the CM/CL code, the validation of the designed GPS signal generator is shown. It should be mentioned that the modeling of the GPS satellite constellation and the error sources remains for implementing the software space segment of GPS.
The GPS new civil signal is modulated on the L2 carrier at a frequency of 1227.6MHz. The L2C signal is composed of two multiplexed code signals, which include CM code with a 10,230 chip sequency repeating every 20ms, and CL code which has a 767,250 chip sequency repeating every 1.5 seconds. Thus, the new civil signal have much improved cross correlation properties so that the position fixing can be possible even with very weak signals. However, it requires very long acquisition time because of its long code length. This paper presents an efficient signal acquisition method for L2C AGPS receiver. Snapshot mode and coarse time assistance are assumed and total integration time is given by 1.5 sec. By SNR worksheet and computer simulation, it is proven that L2C signal can be acquired with very weak power less than -150dBm. Considering the acquisition time and the sensitivity, it is recommended that the highest power signal is acquired with CM code first to reduce TTFF. By the timing synchronization, at this time, search space of the code phase for other signals can be greatly reduced so that CL code can be used in signal acquisition to maximize sensitivity with small computation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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