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.     

北斗一号卫星信号高灵敏度捕获方法

研究在复杂环境下弱北斗一号卫星信号的捕获方法.利用北斗一号卫星在同一频率上发射两个波束和帧头与卷尾组成已知连续信息序列的特点,可以对两个波束做长时间相干联合捕获.从增加捕获信号功率和减小非相干累加损失两个方面提高捕获灵敏度.仿真和实测结果表明,联合捕获方法可以捕获低于—133 dBm的信号,性能优于单波束串行搜索捕获方法.     

一种新型北斗B2频段信号的设计

AltBOC调制信号具备在上下边带承载不同服务的能力,既可独立接收处理单边带信号达到传统BPSK信号性能,也可联合处理实现更高的定位精度,并作为北斗导航系统B2频段的基线。但是AltBOC也有复用效率低调制复杂等缺点。设计了一种新的具有恒包络的调制方式PS-AltBOC(phase shifted AltBOC),详细阐述了PS-AltBOC的调制原理,给出PS-AltBOC的时域频域表达式,并且与AltBOC对比分析了功率谱密度,抗多径能力,带外损耗性能等。分析结果表明,PS-AltBOC与AltBOC具有相似的功率谱密度、抗多径能力、以及码跟踪能力,当接收机前端滤波带宽在30~150 MHz时,其带外损失小于AltBOC调制。仿真结果表明PS-AltBOC可作为北斗B2频段的候选调制方式。     

一种近联合界北斗B1I信号BCH码译码算法

提出一种性能接近联合界的北斗B1I信号BCH码译码算法. 以北斗卫星导航系统B1I公开服务信号ICD为基础,分析导航电文的BCH(15,11)编码的纠错能力和联合界,针对ICD标准译码算法的编码增益低和译码失败门限高提出改进算法. 以Chase算法为基础提出一种新的BCH编码软判决译码算法,使用格雷码排序优化伴随式计算,证明最大相关性与最小欧氏距离的等价关系,优化算法在不损失编码增益的条件下复杂度降低50%. 仿真结果表明在误码率10-5时距离联合界仅0.01 dB,新算法可获得2.5 dB的编码增益,译码失败门限从4.4 dB下降到1.2 dB.      

GPS弱信号的高灵敏度捕获算法

为提高弱信号环境下全球定位系统(global positioning system,GPS)捕获的灵敏度,需进行累积提高增益.在分析传统相干累积和非相干累积算法的基础上,研究了一种基于快速傅里叶变换(fast fourier transformation,FFT)的差分相干累积方法.并采用蒙特卡罗仿真,分析了载噪比(carrier to noise ratio,C/N0)、累加次数、相干累积时间的选择对非相干算法和差分相干算法性能的影响.仿真结果表明,较传统非相干法,研究的差分相干法用于检测弱信号时具有明显的性能优势,信号检测增益最多可增加约1.8 dB,充分说明了差分相干在高灵敏度捕获中的优     

一种新的BOC信号捕获算法

针对传统BOC调制信号捕获方案的捕获性能较低或者计算量较大的问题,提出了一种新的折中捕获算法。该算法分析BOC信号频谱特征,通过将左右边带频谱进行相位翻转处理后再叠加的方式,在保证计算量较小的情况下得到了较理想的捕获性能,是两种传统捕获方案的折中选择。仿真和理论分析表明,本文算法可以适用于各种调制阶数BOC信号的捕获处理,并且减小了计算量,具有较好的捕获性能。     

基于二次编码的北斗信号二次捕获算法

针对恶劣环境中微弱北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)信号捕获难度大的问题,结合北斗采用的二次编码与主码的分层结构,提出北斗信号二次捕获算法.在主码层面进行并行捕获,而后在整个二次编码周期上进行二次捕获,以去除二次编码对积分时间的限制延长积分时间,达到提高接收机灵敏度的目的.实验仿真证明该算法提高了捕获能力4 dB,同时降低约30%的运算量.      

一种电流弱信号特征提取方法

针对数控机床主轴电流分析中微弱电流信号被噪声淹没的问题,提出了一种将调制随机共振和D-J阈值噪声估计技术用于电流弱信号的特征提取方法。利用调制随机共振技术获得了微弱电流信号的特征频率,在频域上采用D-J阈值收缩方法对所测得的电流信号进行噪声估计,从中分离出有用信号,并根据随机共振原理对该有用信号进行了幅值估计。仿真和实验结果表明,该方法可以对数控机床主轴电流信号中的微弱电流特征信号进行频率识别和幅值估计,克服了传统电机电流分析方法无法识别微弱电流信号的缺点,能够准确地提取出微弱电流信号中的特征频率,可对微弱特征信号进行比较准确的幅值估计,因此具有较强的工程实用价值。     

脉冲干扰对北斗B1I信号接收机影响

目前,脉冲发射型电子设备的广泛应用对导航接收机的可靠运行构成了一定威胁。为了有效评估脉冲干扰对北斗B1I信号接收机的影响,结合B1I信号谱特性,提出了一种新的干扰分类方法,导出了干扰条件下相关器输出功率的解析表达式,并分析了其对捕获、跟踪的影响。仿真结果表明:脉冲占空比和干扰功率越大,对接收机的不利影响越显著,然而,不同干扰类型下脉冲持续时间对接收机影响呈现一定差异,同时,载波频率误差与接收机接收性能呈正相关特性。可见针对B1I的结果与国内外GPS L1一致性良好,验证了导出模型的有效性。     

北斗B1频点公开服务信号调制方式研究

在全球卫星导航系统中B1/L1频点（1575.42MHz）是互操作频点,GPS和Galileo系统在此频点设计了L1C和E1OS信号.在北斗导航系统第三阶段信号初步方案中在此频点的公开信号B1C设计为具有导频和数据通道的MBOC（6,1,1/11）（Multiplexed Binary Offset Carrier,简称为MBOC）调制方式,与L1C和E1OS具有互操作性,但是其兼容性、实现方式、导航性能还有待进一步研究.为此本文讨论了北斗B1C信号的设计原则,进而提出一种通道间复合的二进制码符号（Binary Coded Symbol,简称为BCS）调制方式（Composite Binary Coded Symbols between Channels,简称为CBCSC）.给出了一种具有良好性质的BCS调制码形,对比分析在此BCS调制基础上设计的CBCSC调制方案和MBOC的性能.根据分析得出的结论为CBCSC调制方式在兼容性、接收性能、实现复杂度等方面优于MBOC调制.     

一种GPS信号的快速捕获算法研究

利用快速傅立叶变换和反变换（FFT/iFFT）在频域实现循环相关是一种GPSC/A码快速捕获的有效方法,可以将时烦二维的联合滑动相关搜索转化为一维频域搜索,实现了伪码的并行搜索,可以有效地缩短GPS信号的捕获时间.同时,本文针对弱信号捕获提出了相干累积和非相干累积的方法,并给出了试验结果.     

一种卫星扩频信号的捕获新算法

为了提高捕获算法性能和减小各通道间信号互扰,提出了一种新的捕获算法. 在接收端采用线性内插的信号恢复方法进行多通道信号检测,利用检测到的信号消除通道间信号互扰. 为了改善捕获性能,对门限检测进行了改进仿真,结果表明,当各通道信号功率相当或者一通道信号功率明显大于其他信号时,该算法均可有效提高捕获性能.     

基于非相干积分的GNSS弱信号捕获

当接收机天线被建筑物遮挡或信号被强噪声淹没时,接收机为正常捕获信号,需进行长时间相干积分和多次非相干积分以提取全球卫星导航(GNSS)弱信号,但长时间相干积分会因为导航数据位跳变导致积分后信号能量衰减影响捕获,且多次非相干积分会带来平方损耗限制了对弱信号的捕获能力。针对这一问题,该文在非相干积分基础上提出以最大能量为准则估计最优导航数据位方法,消除导航数据跳变对积分时间长度限制,从而提高弱信号的捕获能力。捕获仿真结果表明:该方法能大幅提高增益,可捕获到20dBHz的弱信号。     

一种改进的低信噪比GPS信号捕获算法

为解决传统非相干累加算法难以克服的数据比特反转与平方损失问题,针对低信噪比GPS信号C/A码捕获,研究一种基于相干结果差分共轭乘累加的检测统计方法,实现了相干累加时间的延拓与增益的提高.仿真实验结果表明:在同等条件下捕获-175 dBW信号时,该算法性能明显优于非相干累加算法,可获得约2 dB增益.     

基于PCO+FFT的B1C导航信号捕获算法

为了对采用BOC调制的B1C导航信号进行捕获,提出了基于PCO+FFT的导航信号捕获算法。首先,在深入分析B1C信号特点的基础上,对分段长度和FFT点数进行选择;其次,从相干积分增益、非相关积分增益、多普勒测频范围与测频分辨率、检测概率等几个方面对该算法进行了深入地推导;再次,给出基于新算法的FPGA实现方案;最后,通过仿真验证算法的有效性。在FPGA硬件平台上进行实测的结果显示了方案的正确性。将副载波剥离的方式以及基于状态机的控制核心的实现思路可为导航信号捕获算法的改进提供参考。     

北斗B1I信号码模块的FPGA设计与实现

基于FPGA技术,设计实现了北斗B1I信号码模块,包括码模块的关键参数设计以及各部分的详细设计.采用模块化设计思想,重点设计码NCO,码产生,码滑动,并使用Verilog语言在FPGA中仿真实现.仿真结果表明:理论分析与实验结果吻合,能够正确高效的产生北斗B1I信号,码跟踪频率分辨率为9mHz,码相位误差为1/2码片.为研制北斗接收机相关器芯片奠定了良好的基础.     

GalileoE1信号捕获算法研究

作为GPS之外的一种全球卫星导航系统,Galileo有着自己当前独有的调制方式,这种新的调制引入了子载波分量并改变了自相关函数的性质,常用的GPS捕获算法在运用中将遇到问题,针对这一状况,提出了基于FFT循环相关的改进算法,先缩小了频率搜索范围,再对子载波及自相关函数的多峰性进行处理,并用实际数据检验,结果表明新算法有效。     

一种强弱信号并存时的GPS弱信号检测方法

对于微弱GPS卫星信号的检测,一般采用增加预检测积分时间（PIT）的方法,每颗卫星采用相同的PIT。在实际环境中,很多情况是强弱信号并存的,采用相同的PIT会降低GPS信号检测的效率。为此,提出了一种可变门限的微弱GPS信号检测方法,即先采用较短的PIT对强信号进行检测,再采用较长的PIT对弱信号进行检测。通过对检测概率、虚警概率和漏警概率的分析和实际信号的测试验证,证明该方法可大大提高在强弱信号并存时GPS信号的检测效率。     

一种低复杂度MBOC信号无模糊捕获方法

针对MBOC信号自相关函数多峰特性导致的捕获模糊问题和导航接收机对硬件资源的限制,提出了一种基于多峰能量累积的MBOC信号低复杂度无模糊捕获方法.该方法将MBOC信号与对应BPSK信号互相关结果中的两个峰值进行相干累积,实现无模糊捕获.通过理论计算与分析得出该无模糊处理方式在同样条件下捕获灵敏度更高.根据匹配滤波捕获模块设计和降采样后灵敏度损失分析,得出该捕获方法对应的匹配滤波器结构简单,且在降低了采样率后仍能保证较高的灵敏度.