基于FFT的GPS信号快速捕获算法

在GPS接收机中,扩频码的捕获是系统实现的关键.其难点之一是实现快速的捕获,以便在最短时间内完成对各个卫星的时频二维扫描.根据相关函数的定义采用的的移位相关方法需要较长的时间方能完成捕获.为提高卫星捕获速度,这里我们提出基于FFT的GPS 信号快速捕获算法.     

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.     

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.     

GPS接收机并行捕获算法的研究

对全球定位系统(global positioning system,GPS)中3种并行捕获算法进行了理论分析,同时针对捕获算法运算量、捕获时间、捕获灵敏度以及捕获结果 4个方面进行了对比分析和仿真验证。仿真分析表明:3种并行捕获算法均能有效捕获GPS信号。其中,匹配滤波算法硬件实现简单,但运算量大、捕获速度慢;C/A(coarse/acquisi-tion)码循环相关算法运算量小、捕获速度快,但硬件实现复杂;部分匹配滤波-快速傅里叶变换(partial matched fil-ter-fast Fourier transform,PMF-FFT)算法运算量适中、捕获速度快、硬件实现简单,但其捕获灵敏度相对于另2种算法低0.9 dB。所以,PMF-FFT算法更适合硬件大规模推广且实用价值高。     

深空伪码测距前向信号捕获算法研究与仿真

针对深空伪码测距系统中深空站对前向测距长码直接捕获困难且耗时的问题,基于UQPSK调制中两路长、短伪码间的相位约束关系,提出了一种先对短码进行捕获;然后利用短码辅助捕获长码的快速方法。使用MATLAB软件对长、短码的捕获算法进行仿真验证,得到了良好的捕获结果,证明了该快速捕获方法的可行性和高效性。     

GPS数字中频信号仿真及捕获验证

为测试全球定位系统(global positioning system,GPS)软件接收机中GPS信号处理算法的功能,有必要对GPS信号进行仿真.在分析GPS数字中频信号数学模型的基础上,详细阐述了信号仿真的步骤并实现了GPS数字中频信号仿真器.在捕获算法中,分析了时域串行搜索捕获和频域并行搜索捕获算法的复杂度.与其他捕获算法相比,并行码相位捕获算法大大减小了复杂度.选择了捕获速度快的并行码相位搜索捕获算法时产生的中频信号进行验证,结果表明,仿真器可以为GPS信号处理算法提供可靠的信号源.     

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.     

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.     

GPS数字中频信号仿真及捕获验证

为测试全球定位系统(global positioning system,GPS)软件接收机中GPS信号处理算法的功能,有必要对GPS信号进行仿真。在分析GPS数字中频信号数学模型的基础上,详细阐述了信号仿真的步骤并实现了GPS数字中频信号仿真器。在捕获算法中,分析了时域串行搜索捕获和频域并行搜索捕获算法的复杂度。与其他捕获算法相比,并行码相位捕获算法大大减小了复杂度。选择了捕获速度快的并行码相位搜索捕获算法对产生的中频信号进行验证,结果表明,仿真器可以为GPS信号处理算法提供可靠的信号源。     

一种基于快速傅立叶变换和圆周移位的捕获算法

信号搜索捕获是影响GPS软件接收机的重要工作性能指标。为了提高GPS软件接收机的捕获速度,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)和圆周移位的捕获算法。该算法利用圆周移位的性质,即时域序列的调制等效于频域的圆周移位,将中频信号频谱序列通过圆周移位得到基带频谱序列,不用再通过载波分离,从而降低FFT运算次数。理论分析表明该算法可以有效减少运算量,提高捕获性能。最后,通过FPGA与DSP搭建仿真实验平台,将该捕获算法与已有算法进行比较,结果表明该算法具有较快的捕获速度,减少了捕获时间。     

一种低信噪比下长伪码序列快速捕获方法

为解决低信噪比下长伪码序列快速捕获问题,提出一种基于迭代消息传递算法的快速捕获方法.通过证明m序列是一种特殊的线性分组码,将m序列用Tanner型因子图表示,然后在得到的图模型上迭代运行消息传递算法来估计m序列的初始相位.在低信噪比下的分析和仿真结果均表明:该算法能稳定工作.相比混合捕获算法,其检测性能下降了大约5 dB,但其平均捕获时间约为同条件下混合捕获方法的1/10,其计算复杂度仅为传统捕获算法的几十分之一.     

一种新的基于FFT的直扩信号快捕方法设计与实现

为解决高动态、猝发式直扩通信系统中全数字接收机快速同步的问题,提出了一种新的基于FFT技术的直扩信号快捕方法。该方法在用匹配滤波器捕获伪码后,通过两级低阶FFT变换实现载波多普勒频偏的估计和补偿。实验结果表明,该方法可以很好地实现高动态猝发式扩频信号的捕获,并且可以有效地节省硬件资源。     

探讨GPS信号捕获及性能的提高

本文首先分析了GPS信号捕获的原理,接着从初始化和捕获跟踪两个方面详细研究了信号捕获的实现。并在GPS信号捕获性能分析的基础上,提出了捕获性能提高的方法,为GPS的应用研究提供一定的借鉴作用。     

循环相关在GPS信号捕获中的应用

研究了用循环相关理论来实现GPS信号的捕获.首先,介绍了循环相关的捕获理论;其次,具体分析了用循环相关法实现高动态信号的捕获过程,并给出了此方法的设计步骤;最后,对捕获结果进行了MATLAB仿真.结果表明:此方法可以准确快速地捕获信号.且设计简单,性能稳定,容易达到捕获的目的,可以作为一种常用方法.     

GNSS-R接收机信号捕获算法设计

在GNSS—R接收机的信号处理过程中,由于卫星和接收机之间的相对运动会产生较大的多普勒频移,同时大多数情况下接收机只能接收到比较弱的信号。而针对信号的这些特点,提出了一种对信号进行捕获的设计方法。用快速傅立叶变换(FFT)捕获算法将接收信号和本地再生伪码在时域的相关计算转换成频域的相乘计算,从而大大减少捕获时间,并用非相干积累的方法提高系统对于信号的捕获能力。同时,在这些计算完成之后,通过使用搜索检测器来保证在捕获概率变化较小的情况下,降低总的虚警概率。     

电子干扰下GPS接收机C/A码捕获性能的研究

研究电子干扰对卫星定位系统(GPS)接收机C/A码捕获性能的影响.分析了C/A码平均捕获时间和捕获时间方差,并且进行了基于连续波、宽带及部分频带3种干扰模式的模拟分析.分析结果表明,若针对GPS接收机的干扰功率超过一定强度后,平均捕获时间和捕获时间方差指标将急剧恶化.在相同的GPS接收机中频输出信干比下,连续波干扰较宽带干扰效果更加明显.     

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/N0）、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势。     

一种新的直序列长伪码捕获方案

针对长序列伪码捕获的特点要求,对传统的序列估计伪码捕获方法进行改进,提出了差分序列估计伪码捕获算法和FFT频率校正技术相结合的方法作为长伪码的捕获方案,对其工作原理进行了分析和理论推导.仿真结果表明,在高斯白噪声的情况下,该方法在捕获长序列伪码时的性能与传统的序列估计法相比较,在较低信噪比的情况下有较大提高,并能适应10 kHz范围的多普勒频移环境.     

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.      

大动态直扩信号的快速捕获方法

针对大动态环境下直接序列扩频信号的快速捕获问题,提出了一种两轮频域搜索的捕获方法.该方法采用快速傅里叶变换实现伪码的并行相关,通过两轮频域搜索完成捕获.第1轮搜索整个多普勒频率范围,得到各个频点的峰均比,选大后进行门限判决;第2轮搜索进行多普勒频率的小范围验证.分析和仿真结果均表明,对于直接序列扩频信号的快速捕获,提出的方法具有更高的捕获精度、更好的捕获性能,尤其适用于大多普勒频率及其变化率的动态环境.