一种克服比特跳变的北斗B1弱信号捕获技术

比特跳变是限制弱信号环境下卫星信号捕获性能的一个重要因素.比特跳变会导致检测变量峰值分裂,在降低峰值的同时,导致多普勒频率估计精度降低,从而影响捕获性能.为克服这一影响,本文结合非相干积分法,提出了一种基于分段傅里叶变换的分块补零弱信号捕获方法.该方法利用傅里叶变换的线性性质,首先,通过对本地扩频码进行拆分和补零以剔除循环卷积内潜在的比特跳变问题;其次,通过对分块捕获结果进行组合以重构完整的捕获结果;最后,采用非相干积分法提升弱信号环境下的捕获灵敏度.仿真结果表明,文中提出的方法很好地解决了比特跳变造成的峰值分裂问题.同时,蒙特卡洛实验表明,该方法能在载噪比为22的弱信号环境下实现90%的检测概率,高于传统非相干积分法约50%.     

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%.      

GPS软件接收机捕获算法的FPGA仿真

探讨了GPS软件接收机的前端采集数据结构、C/A码捕获算法原理、Virtex2p开发板原理.为了能在FPGA(可编程门阵列)上实现GPS信号并行捕获算法,采用了补零计算来弥补算法中采样点不基于2N的不足,并且在Simulink环境下运用基于FPGA的应用软件SystemGenerator进行了补零后的并行捕获算法的FFT模块、虚数乘法模块、平方模块等搭建编程.同时采用了Matlab中的M文件将采样数据仿真成模拟信号导入完成仿真实验,并将仿真结果与Matlab结果进行了相应的比较和分析,得到与Matlab结果同样的捕获频率.虽由于补零引起小于1个码元(16个采样点)的采样点误差,但不影响捕获结果,证实了System Generator在FPGA实现捕获算法可行性.     

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.     

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.     

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.      

基于均值法的P码直接捕获改进算法

为确保GPS在C/A码信号受到干扰时仍然可用,必须进行P码的直接捕获。研究了循环相关的性质,针对均值法提出了一种改进的P码捕获算法。改进算法对输入信号不补零,通过比较捕获统计量大小选择合适的本地P码与接收信号进行循环相关。分析了改进算法与均值法的捕获概率与捕获统计量。仿真实验表明,在低载噪比时,改进算法相比于均值法捕获概率增加较多;在高载噪比时,改进算法捕获概率仍高于均值法。     

基于PMF的伪码捕获改进算法

为减小由相关峰值模糊造成多普勒频率误判的概率,提出一种在原有匹配滤波(PMF)算法基础上的改进算法,通过利用相关值的重叠累积改进相关长度内的相关峰值,并变传统的频率—伪码二维搜索为伪码的一维搜索,极大地缩短了时间,在空间遥测领域有较大的优势.仿真结果表明,改进算法在不损失捕获速度和不增加资源消耗的前提下有效地提高了捕获概率、改善了系统的抗干扰性能.且此算法已在FPGA上验证通过,是一种快速高效的伪码直接捕获算法.     

GPS软件接收机中C/A码信号捕获的圆周相关算法

采用圆周相关算法实现全球卫星定位系统(GPS)C/A码信号的捕获. 该算法用快速傅立叶变换将输入数据和本地产生的数据变换到频率域, 在频率域进行二者的圆周相关处理, 对相关结果反变换并找到其最大绝对值, 将该值与预先设定的门限值比较, 如果大于门限值, 则信号捕获成功. 圆周相关算法可实现快速获取GPS C/A码信号, 且灵敏度较高.     

基于FPGA+DSP的北斗信号快速捕获算法设计与实现

为了解决北斗卫星接收机中传统并行频率捕获算法傅里叶变换需要处理的数据量大而影响卫星信号捕获速度的问题,提出了一种基于相干降采样的北斗信号快速捕获算法。利用FPGA+DSP（高速数字信号处理器+现场可编程逻辑门阵列）,在传统的并行频率捕获算法中加入相干降采样模块,当信号进行载波剥离和伪码剥离后,通过降低采样频率的方式减小傅里叶变换需要处理的数据量,再对卫星信号进行三维搜索。结果表明,理论上所提算法计算量减少了80%以上,对实际北斗信号进行捕获时,平均每颗星的捕获时间为9.95 ms,内存资源消耗相比于传统并行频率捕获算法减少了42%。因此,新算法能在节约资源的同时有效提高捕获速度,可为进一步提高软件接收机的捕获性能提供参考。     

基于FPGA的GPS信号频域捕获算法设计及其实现

GPS信号捕获是GPS接收机的关键技术,针对常用的GPS接收机中采用的串行滑动相关捕获技术速度慢的缺点,设计了基于FPGA的频域快速捕获算法.与传统的时域相关捕获算法相比,采用FFT技术的频域捕获算法可以快速捕获到多普勒频移及C/A码相位延时.同时使用了系统级建模工具System Generator设计快速捕获算法的FPGA硬件方案,并采用时分复用的方式使每次相关运算共用一个FFT核,节省了大量的硬件资源.     

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%.     

基于码部分相关性的GPS信号捕获算法

为提高GPS信号的捕获速度,减少捕获时间,从C/A码的部分相关性出发,提出一种基于1024点FFT的码相位捕获算法.将输入数据按1024点进行分段,对每段1024点分别采用FFT算法进行捕获.仿真结果表明,该算法既保证了码相捕获精度,又有效降低了计算量,提高了捕获速度.可以利用现有的1024点FFT核完成设计,对系统硬件要求较低.该算法对GLONASS、GALILEO、北斗导航系统的信号捕获也具有很好的借鉴作用.     

一种直接序列扩频系统的大频偏二次捕获算法

研究多普勒频偏大于码元速率的扩频信号捕获问题和大频偏估计的模糊问题,提出了一种扩频系统的大频偏二次捕获算法,并提出了二次捕获概念.该算法采用时频并行搜索的大频偏估计完成频偏预估计和补偿,将准基带信号的频偏预估解扩值进行预处理后构造相邻频点,并依据该频点对输入信号进行二次捕获消除频偏粗估计的频点模糊,完成大频偏下的正确捕获输出原始数据信息.仿真和实测结果表明,该算法采用时频并行搜索的大频偏预估计、FFT细频偏估计与二次捕获相结合的方法可以有效缩短二次捕获的时间,满足大频偏下载波快速同步要求,提高了低信噪比通信环境下的捕获概率,算法实现简单、灵活,频偏估计精度高.     

多通道直扩信号并行捕获算法

为了缩短多通道直接序列扩频信号的捕获时间,提出了一种新的多通道并行捕获算法.该算法将多个通道的伪码序列进行叠加,形成一个新的伪码序列,由新的伪码序列和多通道直扩信号进行相关,检测到信号后再判决具体通道.分析和仿真结果均表明,提出的算法在不增加实现资源的情况下,以少量降低相关信噪比为代价缩短了捕获时间,适用于多通道直扩信号的快速捕获.     

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.