弱信号P码直捕方法研究

提出了一种新的基于快速傅里叶变换(FFT)的P码直捕方法,并采用TS201对其进行了具体实现.该方法采用时间分格将大的P码时间不确定度分割成若干小的时间分格,并配合外部存储器的使用,有效减少了直捕过程中FFT的次数,并且可实现各种灵活的捕获策略.分析了低信噪比下非相参积累后的捕获概率及虚警概率,提出了基于两次检测的"A+B"检测方法,既保证了检测性能,又降低了捕获时间.性能分析结果显示,该方法能够在60 s内完成捕获信噪比为-32 dB,时间不确定度为±1 s的P码直捕.     

XFAST长码直捕算法参数优化设计

提出一种以单位码相位搜索计算量最小为优化目标,捕获概率和虚警概率确定条件下的XFAST参数优化算法。首先研究存在伪码多普勒条件下的XFAST算法的捕获概率和虚警概率的精确解析表达式,其次对单次XFAST搜索相位数进行分析,在此基础上计算搜索单位相位所需计算量。并给出了在载波多普勒不确定度固定-6~+6 kHz和载噪比固定46 dBHz条件下的捕获单位计算量最小的参数优化设计,可以实现捕获概率为95%,虚警概率为1×10-6的性能,最后通过仿真结果验证了本文理论优化算法的正确性。     

基于码多普勒补偿的微弱GNSS长码快速直接捕获算法

为提高全球导航卫星系统（GNSS）的抗干扰能力,要求在不借助于短码辅助的情况下对长码进行直接捕获.传统长码直接捕获算法针对的是正常接收信号.当信号被遮挡或干扰以后将变得十分微弱,此时已有算法将面临严峻挑战.为此,本文提出了一种基于码多普勒补偿的长码捕获算法.该算法根据所搜索的载波频率格进行码多普勒补偿,可以大大延长预检测积分时间从而改善捕获性能.仿真结果表明,新算法能有效减小码多普勒影响,在相干积分时间为1ms非相干累加次数为300情况下,捕获灵敏度可达-183dBW.     

P码直捕的搜索策略与参数设计

研究低信噪比和高动态环境下P码直接捕获算法的搜索策略与参数设计.利用非相干积累与峰值位置约束的唐判决算法,增强灵敏度性能;提出了一种改进的搜索策略,将时域不确定范围分段,以适应高动态环境;通过一个实例介绍算法参数设计的方法,优化了单次检测概率、虚警概率、非相干积累次数、唐检参数与时域分段数.仿真结果表明,改进的搜索策略降低了漏检概率达30%;设计的参数可以在接收信号功率为-133 dB(mW量级),运动速度为900 m/s,加速度为20g,时间不确定范围为±1 s的情况下,虚警概率低于10-7,检测概率大于90%,捕获时间低于50 s.     

基于智能天线的三维直扩序列快速捕获算法

提出了一种基于智能天线的三维捕获算法,利用智能天线的波束成形技术,将空间域等分为几个搜索区域,再对每个空间搜索区域进行频域-时域的二维搜索.给出了该算法的检测概率、虚警概率和平均捕获时间等公式.计算机模拟结果显示,对周期为255的伪随机码而言,8分区新算法在正常工作条件下相对同等复杂程度的匹配滤波算法至少减小平均捕获时间90 %.     

PMF-FFT算法中码多普勒频率影响的分析及补偿

针对高动态长时间积累下,码多普勒频率会导致PMF-FFT算法出现码相位走动问题,不利于直扩信号的捕获的问题,推导了码相位走动与积累损失和参数估计偏差的定量关系. 在PMF-FFT算法的基础上,提出利用Keystone变换校正码相位走动,从而补偿码多普勒频率. 仿真结果表明,新算法能有效补偿码多普勒频率,在37 dB/Hz载噪比、10 ms相干积累时间和10-6虚警概率的条件下,单次检测概率达到98%.      

基于信噪比控制的自适应伪码捕获算法

针对复杂电磁环境下接收信噪比随机变化的特点,提出了一种基于信噪比控制的自适应伪码捕获算法,减少了捕获时间,降低了虚警概率。在分析滑动相关捕获法的性能基础上,构建了滑动相关伪码捕获的自适应结构,实现了在接收信噪比控制下积分时间和门限值的设置,研究了上述参数对捕获性能的影响,仿真结果表明:根据积分时间不同,在SNR>-3 dB时,平均捕获时间最大可以减少50％,在SNR<-7 dB时虚警概率下降5％～35％,满足信噪比变化情况下对捕获性能的设计需求。     

均值分组块补零P码直捕算法原理及实现

P码是长周期精密测距码,主要用于提供精确定位服务。提出了基于FFT的均值分组块补零P码直捕算法,通过直接平均法来降低运算量,用分段重叠补零法将连续的相干积分分解成普通的循环相关,对接收码和本地码的FFT结果缓存,用FFT结果的圆周移位代替多普勒频移搜索。硬件实现时采用双DDR2SDRAM缓存,32K点FFT单核复用的架构,详细描述了算法在FPGA上实现时的逻辑功能划分、核心子模块功能及具体实现方案。通过ModelSim仿真验证,算法提高了数据利用率,减少了捕获时间。     

一种改进的直扩系统大频偏二次捕获算法

针对卫星通信中低信噪比大频偏信号的精确捕获问题,提出了一种改进的直扩系统二次捕获算法. 算法首先通过基于FFT的码相位并行搜索完成频偏的预估计和补偿,构造一个不含扩频码的准基带信号,然后对此信号采用含有辅助结构的FFT实现频率的精确估计和校正. 仿真结果表明,本文所提算法与传统二次捕获算法相比捕获性能大致相当,资源消耗降低24%,捕获时间减少84%. 给出了不同信噪比和扩频比下关键参数的选取方法,使算法具有较高的实用性.      

伪码连续波跟踪测量雷达捕获算法设计

针对伪码连续波跟踪测量雷达,提出了一种信号捕获参数设计方法. 该方法利用快速傅里叶变换(FFT)捕获算法将接收信号和本地再生信号的时域相关运算转换成频域的频谱相乘运算,从而大大减少捕获时间,并引入非相参积累以提高对弱信号的检测能力,通过Tong判决算法保证系统总的虚警概率满足要求. 在给定的技术指标下对非相参积累次数和Tong判决算法进行了参数设计. 仿真结果表明,所提出的信号捕获参数设计方法可以满足低信噪比下预定的检测概率和虚警概率要求.     

用多码元累加择大判决法快速捕获PN码

针对短帧突发模式下,直接序列扩频(DSSS)系统短时间内以高检测概率捕获PN码相位这一矛盾,提出了一种数字匹配滤波器(DMF)非相干PN码快速捕获算法.在传统的择大判决法的基础上,用多码元累加单元取代逗留验证单元,从而不再需要估计信道,并提高了捕获速度.分析了该算法在QPSK-DSSS系统下的捕获性能以及频差、信噪比、扩频比等因素对检测概率的影响,实测结果证明了该算法可以在宽信噪比范围和一定频偏环境下实现PN码的快速捕获.     

基于整数规划下遗传算法的P码直接捕获算法优化

P码直接捕获算法包含诸如平均点数、相干积累时间、非相干积累次数、频率步进量、唐检参数及快速傅里叶变换(FFT)运算单元数等10多个参数. 当在算法检测概率、虚警概率和捕获时间满足要求的约束下,对算法消耗的多种资源进行优化时,具有多约束、多变量、非线性和整数取值等难点. 为解决如此复杂的参数优化问题,提出一种整数规划下遗传算法应用于P码直接捕获算法. 该方法借鉴遗传算法的思想,并考虑P码直接捕获算法参数的整数取值要求,适合各种条件下的算法参数优化. 数值分析结果表明,该方法获得了最优的参数值,有助于实际应用.      

基于信噪比的自适应门限判决PN码捕获算法

现有的自适应门限判决PN码捕获方法在低信噪比条件下的检测概率较低.针对这一问题,文中提出一种考虑噪声功率的改进算法.该算法首先通过参数设置对基于信噪比的门限进行调整,然后利用中值滤波平滑门限波形,减少了由于起伏波动引起的错误捕获,最后通过限幅滤波降低因毛刺造成的虚警概率.理论分析以及蒙特卡罗仿真表明,改进算法较现有算法能够获得更高的检测概率和更低的虚警概率,同时对窄带干扰有较强的抑制能力.     

一种基于序列最大似然的多进制扩频捕获算法

针对多进制扩频系统的伪码捕获问题,通过分析多进制最小频移键控(MSK)正交扩频调制信号的组成规律,提出一种适合MSK调制系统的快速捕获算法.该方法将似然函数的计算分成两部分,分别用两个匹配滤波器实现,得到的似然函数计算单元实现结构简单,适合现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现.后级的多码元累加结构可提高系统低信噪比下的捕获性能.分析了该算法在MSK调制的多进制正交扩频系统中的捕获性能以及频差、信噪比等因素对检测概率的影响.仿真实验结果和性能推导验证了该方法的可行性.     

Costas序列短波MFSK通信时频联合同步方法

针对低信噪比与强多径传播导致短波MFSK信号捕获困难、同步精度低的问题，提出一种基于Costas序列的短波MFSK信号时频联合同步方法。利用Costas序列二维图案优异的自相关特性进行信号检测与同步，将传统的滑动窗口法由时域扩展到时频域，同步获得时间和频率的估计值;为了降低计算量，给出了频偏与时延的精估计方法。仿真结果表明，与传统伪随机码(PN码)同步方法相比，提出的方法具有更好的抗噪声和抗频偏性能。在信号带宽为50 Hz、同步序列长度为1.28 s的ITU-R中纬度短波信道上，该同步方法能够达到98%的捕获率，虚警概率低于10^-2;时间同步误差低于12 ms;频率估计误差低于1 Hz。     

匹配滤波器解扩方式及性能

介绍了数字匹配滤波器解扩电路的结构和特点，研究了高斯白噪声信道下基于数字匹配滤波器的PN码捕获方式，并根据匹配波滤器相关处理时间的不同（部分周期和全周期）推导了PN码同步检测和虚警概率，最后对数字匹配滤波器的相关输出进行了仿真，给出了检测，虚警概率数值分析结果，从而为进一步研究数字匹配滤波器解性能提供了理论依据。     

一种新的高动态直扩接收机快速码捕获方法

针对接收信号存在大频偏的高动态直扩接收机伪码捕获时间长的问题,分析了高动态环境下匹配滤波检测器相关长度与相关后输出信噪比的关系,比较了相关后的几种检测算法的性能,分析了FFT校频技术的性能.在此基础上提出一种在高动态环境下的码捕获新方法,该方法采用分段匹配滤波相关、最大选择检测算法和二次内插的FFT校频技术.根据新方法设计了捕获电路模块.Matlab系统仿真结果表明,新的捕获方法可以容忍校正更大的频率动态范围,在较低信噪比下快速完成码捕获功能.