論文の概要: Genetic Optimization of a Software-Defined GNSS Receiver
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.22417v1
- Date: Sat, 25 Oct 2025 19:32:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-28 15:28:15.189571
- Title: Genetic Optimization of a Software-Defined GNSS Receiver
- Title（参考訳）: ソフトウェア決定型GNSS受信機の遺伝的最適化
- Authors: Laura Train, Rodrigo Castellanos, Miguel Gómez-López,
- Abstract要約: この研究は、位相、周波数、遅延トラッキングの最適ループパラメータを決定するために、レシーバ構成空間を自律的に探索する遺伝的アルゴリズムベースの最適化フレームワークを導入する。
その結果、進化的最適化により、SDR受信機は様々な動的条件にまたがって、堅牢で正確な位置、速度、時間(PVT)ソリューションを維持できることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Commercial off-the-shelf (COTS) Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers face significant limitations under high-dynamic conditions, particularly in high-acceleration environments such as those experienced by launch vehicles. These performance degradations, often observed as discontinuities in the navigation solution, arise from the inability of traditional tracking loop bandwidths to cope with rapid variations in synchronization parameters. Software-Defined Radio (SDR) receivers overcome these constraints by enabling flexible reconfiguration of tracking loops; however, manual tuning involves a complex, multidimensional search and seldom ensures optimal performance. This work introduces a genetic algorithm-based optimization framework that autonomously explores the receiver configuration space to determine optimal loop parameters for phase, frequency, and delay tracking. The approach is validated within an SDR environment using realistically simulated GPS L1 signals for three representative dynamic regimes -guided rocket flight, Low Earth Orbit (LEO) satellite, and static receiver-processed with the open-source GNSS-SDR architecture. Results demonstrate that evolutionary optimization enables SDR receivers to maintain robust and accurate Position, Velocity, and Time (PVT) solutions across diverse dynamic conditions. The optimized configurations yielded maximum position and velocity errors of approximately 6 m and 0.08 m/s for the static case, 12 m and 2.5 m/s for the rocket case, and 5 m and 0.2 m/s for the LEO case.
- Abstract（参考訳）: 商用オフ・ザ・シェルフ(COTS)グローバルナビゲーション衛星システム(GNSS)受信機は、特に打上げ機で経験したような高速環境において、高ダイナミックな条件下で重要な制限に直面している。
これらの性能劣化は、ナビゲーションソリューションの不連続としてしばしば見られ、同期パラメータの急激な変動に対処する従来の追跡ループ帯域の欠如から生じる。
Software-Defined Radio (SDR) 受信機は、追跡ループの柔軟な再構成を可能にすることで、これらの制約を克服するが、手動チューニングには複雑な多次元探索と、最適性能を保証することはめったにない。
この研究は、位相、周波数、遅延トラッキングの最適ループパラメータを決定するために、レシーバ構成空間を自律的に探索する遺伝的アルゴリズムベースの最適化フレームワークを導入する。
実際のGPS L1信号を用いてSDR環境下で、誘導ロケット飛行、低地球軌道(LEO)衛星、およびオープンソースのGNSS-SDRアーキテクチャで静的レシーバ処理を行う3つの代表的なダイナミックな状態に対して、そのアプローチを検証した。
その結果、進化的最適化により、SDR受信機は様々な動的条件にまたがって、堅牢で正確な位置、速度、時間(PVT)ソリューションを維持できることを示した。
最適化された構成では、スタティックケースで約6mと0.08m/s、ロケットケースで12mと2.5m/s、LEOケースで5mと0.2m/sの最大位置と速度誤差が得られた。
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