自适应均值直接捕获算法研究

与传统捕获方法相比,P码信号直接捕获具有抗干扰的能力,因此国内外出现很多的P码直接捕获的方法,其中具有一定应用价值的是均值法。首先对P码直接捕获接收机进行系统理论分析,并对均值法原理进行阐述。根据均值法会额外造成信噪比损失的缺点,结合非相关累加的性质提出了基于均值法的自适应直接捕获算法。其后通过理论分析和实验仿真证明此方法仍然可以保留均值法计算量较小的优点,并且克服了均值法无法捕获到较弱信号的不足,对实际P码直接捕获接收机设计具有一定的参考价值。     

基于PCF重构的北斗B1C信号无模糊捕获算法

针对B1C信号自相关函数存在多峰性会导致基带信号处理过程中存在模糊性问题，提出一种基于伪相关函数(pseudo-correlation function, PCF)重构的无模糊捕获算法，对互相关函数进行重构消除副峰并提高主峰峰值，将B1C信号的数据和导频分量进行联合捕获提高捕获灵敏度，同时引入降采样和FFT并行捕获策略降低计算复杂度.仿真结果分析表明：改进算法可以实现B1C信号捕获，改进算法在提高主峰的同时，完全消除了副峰，实现了B1C信号捕获的无模糊性.其捕获时间相比其他算法缩短近1/2,在信噪比高于13 dB时，主峰比例均值趋于稳定，最高相比Filtered法提高67.74%,在捕获概率为0.9时联合捕获载噪比低于导频单通道捕获1.8 dB·Hz,并在较低载噪比情况下较其他算法具有更好的适应能力.     

基于自相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法研究

针对BOC信号特殊的结构给捕获带来的模糊性问题,提出了一种基于BOC信号自相关函数重构结合并行码相位捕获的高效算法,即在本地增设一条正交参考波形支路,将本地参考波形支路与接收BOC信号的相关结果,通过简单线性计算来消除BOC调制的相关副峰,增大主峰强度,同时结合并行码捕获算法,降低了算法的运算量.仿真结果表明,载噪比在35~45 d B·Hz范围时,本算法相比于现有的几种基于自相关函数重构的主峰检测算法,主副峰分离度有约2~5 d B的提高,尤其在低载噪比下可以提供更高的正确捕获概率.     

基于复合伪码的多卫星信号联合捕获算法

针对冷启动时二进制偏移载波（binary offset carrier,BOC）调制信号首次定位时间较长的问题,本文提出了一种基于复合伪码的多卫星信号联合捕获算法,可以实现对多颗卫星信号的同时捕获.该方法将不同卫星信号所对应的伪码相加生成复合伪码,将接收信号与复合伪码进行圆周相关运算获得最大相关值,将最大相关值通过Teager-Kaiser处理来降低噪声的影响.该方法具有降低捕获时间的同时减小计算量的优点,且通过仿真结果可知,在同虚警的情况下,该算法所应用的TK算法提高了检测概率,最高比直接相关法的检测概率提高了约5 dB.      

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。     

低信噪比下GPS信号P码直接捕获技术

对扩展复制重叠捕获技术和均值法,两种当前P码捕获频域处理的典型方法进行了性能分析和比较. 基于均值法提出一种最小资源P码直接捕获硬件实现方法,进行硬件系统设计和实现,对P码捕获的性能进行实际测试. 结果表明,在满足低信噪比捕获概率情况下,相对扩展复制重叠捕获技术和直接FFT法,均值法降低资源消耗,缩短捕获时间,达到设计指标要求.     

并行码相位结合分形重构的TMBOC调制信号捕获算法

针对TMBOC调制信号自相关函数多峰值造成的捕获模糊性问题,提出了一种并行码相位结合分形重构去除模糊性的捕获算法.该算法首先对接收信号解调,然后用本地PN和BOC码分别与解调后的信号循环相关,对相关结果取模相加,最后利用分形重构算法折叠出没有副峰的相关函数.理论分析和仿真结果表明,重构算法能有效捕获到信号,算法复杂度较低,而且相关峰值比ASPeCT算法提高了43.7%,经过两径信道时主峰能量达到96%.     

极低信噪比环境下的P码二维直接捕获改进算法

针对极低信噪比环境下GPS系统中超长精密测距码(P码)直接捕获的问题,传统的滑动相关法已无法满足P码直接快速捕获的要求,分析了现有常用FFT校频快速捕获技术性能以及FFT运算长度与信号输入信噪比的关系,指出了现有算法的不足,在此基础上提出一种在极低信噪比环境下的码捕获新方法--利用非对称FFT计算和视频积累相结合的 P码直接捕获改进算法,仿真结果表明,即使在-35 dB的极低信噪比情况下,算法也可快速实现P码的直接捕获,最后给出算法的FPGA实测结果,进一步验证了算法的可实现性及有效性.     

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%.      

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。     

Direct GPS P-Code Acquisition Method Based on FFT

Recently, direct acquisition of GPS P-code has received considerable attention to enhance the anti-jamming and anti-spoofing capabilities of GPS receivers. This paper describes a P-code acquisition method that uses block searches with large-scale FFT to search code phases and carrier frequency offsets in parallel. To limit memory use, especially when implemented in hardware, only the largest correlation result with its position information was preserved after searching a block of resolution cells in both the time and frequency domains. A second search was used to solve the code phase slip problem induced by the code frequency offset, Simulation results demonstrate that the probability of detection is above 0.99 for carrier-to-noise density ratios in excess of 40 dB. Hz when the predetection integration time is 0.8 ms and 6 non- coherent integrations are used in the analysis.     

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 %.     

P—SCDMA系统扩频序列的捕捉方案及理论分析

提出了包交换同步码分多址P-SCDMA（Packet-Switch-Synchronous Code Division Multiple Access)系统的扩频序列的捕捉方案，该方案采用I-Q匹配滤波器实现扩频码的同步，并从理论上对捕捉方案进行了分析，得出了系统捕捉总概率和捕捉时间低限。仿真结果表明最坏分布情况下，捕捉时间对单元捕捉概率敏感程度较均匀分布情况下大；均匀分布情况下的最终捕捉概率较最坏分布情况下大。I-Q匹配滤波器捕捉结构的分析同样适用于其他直接扩频通信系统，比如IS-95。     

全球定位系统预解扩延时相乘捕获算法

针对全球定位系统(GPS)信号捕获中延时相乘捕获算法检测率低的问题,提出一种预解扩延时相乘捕获算法,以提高信号捕获的检测率.首先对信号进行码相位搜索和解扩,然后在延时相乘操作前、后分别使用窄带滤波器来减小噪声带宽和功率,以提高信噪比和检测率.通过蒙特卡罗方法对其检测率特性进行仿真.结果表明,相比于延时相乘捕获算法,该算法检测率明显提高,并且保持了捕获过程中不受频偏影响的优势.在软件接收机中应用该算法对GPS信号成功捕获,证明了算法的有效性.     

一种新的P码直接捕获算法

对P码捕获算法中的直接平均法进行分析,对平均起始码相位差造成相关信噪比损失的问题进行研究,提出了一种新的补偿平均法.新的补偿平均法构造了一个本地伪码序列补偿对,通过补偿对叠加的方式实现对相关信噪比的补偿,减小了直接平均法中由于平均起始码相位差带来的影响.分析和仿真结果均表明,补偿平均法具有更高的相关信噪比;新算法的相关信噪比在整个平均起始码相位差空间上保持一致,比直接平均法在整个平均起始码相位差空间上的最低相关信噪比提高约3dB.     

基于FFT的高数据率低信噪比下的长码直捕算法

在伪码测距系统中,高信息速率的长码直扩技术可提高通信性能、改善测距精度,但与此同时弱信号的长码捕获存在巨大挑战.为此,提出一种基于FFT技术的长码直捕改进算法,主要包括非连续式码相位搜索和并行载波多普勒搜索策略、基于位同步的全比特相干积累算法和基于频率补偿的时频二维约束Tong判决算法.理论分析和仿真结果均表明,该直捕算法不仅能降低资源消耗、缩短捕获时间、大幅度降低虚警概率,还能消除能量累加时由于比特翻转所带来的影响.所提出的算法可实现虚警概率低于10-6,检测概率大于99.5%,捕获时间小于5 s的盲捕性能.      

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.     

多径衰落和多用户干扰下的CDMA并行捕获研究

文章针对移动通信环境中存在的多径衰落和多用户干扰问题,研究了基于并行相关累加器结构的ＣＤＭＡ同步捕获方法,给出了多径衰落信道的数学模型和同步捕获系统模型,采用状态转移函数导出平均捕获时间计算公式,在综合考虑多径衰落,扩频序列自相关,多用户干扰和背景噪声的基础上,详细分析检测器判决变量的统计分布及对系统性能的影响。     

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。     

调制跳变系统同步捕获方法及性能分析

调制跳变技术是一种以伪随机方式控制调制方式跳变,通过缩短每种调制方式持续时间对抗调制识别的新型抗截获技术.为实现调制跳变信号有效、快速捕获,提出了匹配相关双驻留并行捕获方法,并对其性能进行了分析.该方法通过对调制标识码进行匹配相关实现调制识别,采用双驻留并行方式进行同步捕获,确保了低信噪比、小样本数据条件下的捕获性能.分析结果表明:AWGN信道下该方法具有较好的信号识别性能以及较短的平均捕获时间,但瑞利衰落信道下性能相对较差,此时采用基于RAKE接收的匹配相关法将有效改善双驻留并行捕获的性能.