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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

GNSS信号兼容捕获算法

目前卫星导航定位系统正在从单一的GPS时代向多星座并存的GNSS时代转移,多星座兼容的卫星导航接收机将会成为未来接收机产品的主流.常用的伪码频域和时域捕获算法,虽可以实现特定系统的伪码信号的快速捕获,但对于处理多个系统、多种调制方式、不同码长的卫星信号而言,尚存在一定的局限性.本文将提出一种应用于GNSS兼容接收机的通用信号快速捕获方法.经实际测试表明,该算法实现了兼容捕获GPS,GLONASS,Galileo和COMPASS等GNSS信号,可以对不同类型的卫星导航信号进行快速捕获,具备较高的实用价值.     

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。     

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.     

抗转发干扰FFT快速捕获方法研究

为了解决有效抑制转发式干扰问题,根据转发干扰信号的码相位滞后于卫星导航信号的特点,结合快速傅里叶变换(FFT)快速捕获的二维搜索策略,提出基于延迟-等待捕获策略的抗转发干扰FFT快速捕获方法.该方法根据过门限峰值的码相位信息来区分判别卫星导航信号和转发干扰信号,在不影响接收机在无转发干扰正常工作的条件下,保证了接收机在转发干扰下的捕获性能.理论分析和仿真实验验证了该方法的有效性.     

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。     

多径干扰下一种新的有效的弱GPS信号处理算法

为了提高全球定位系统(GPS)接收机的增益,有必要进行长时间的累积积分.针对累积最重要的限制:导航电文的变化、多谱勒频偏的影响以及非相干累积的平方损失,该文指出在弱信号条件下快速傅立叶变换捕获较传统算法更具有优势.该算法通过采用差分累积,增加累积时间,减轻非相干累积平方带来的增益损失.另外,全比特搜索算法能够估计出导航数据的最佳组合,实现长时间的相干积分.结合这两种算法,提出一套完整的GPS弱信号处理方案.最后进行了Monte-Carlo仿真,仿真试验结果验证了该算法的有效性.     

MIMO-OFDM系统的同步算法

针对MIMO-OFDM系统中对同步要求较高的问题,提出一种MIMO-OFDM系统中的时/频同步算法,该算法与其他同步算法的关键区别在于将完备广义互补正交同步码组用作同步序列。对于完备广义互补正交码组,在各分量码不重叠的情况下,具有任何相对相移的任意码以及任意码对的自相关特性和互相关特性都是理想的,这一理想特性使得时/频同步算法简单高效。该同步算法分为4步:(1)通过信号自相关实现时域上的同步;(2)通过快速傅里叶变换(FFT)实现频域上同步;(3)使用相干检测和精确时间同步实现多径分离;(4)通过相位差分算法实现精确的频偏估计。仿真结果表明:即使在低信噪比如0dB的多径快衰落信道中,MIMO-OFDM系统也可以在时域和频域上实现精确同步,同时具有高度稳定性和可靠性。     

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%.     

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.      

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.     

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.     

一种双伪码MSK扩频同步方案的设计

提出了一种采用全并行二维搜索和差分峰值判决算法实现伪码的快速捕获、采用一阶锁频辅助二阶锁相实现载波跟踪的猝发式、高动态双伪随机码MSK直接序列扩频通信的同步方案,给出了便于数字化实现的算法结构.测试表明本方案在有限增加FPGA资源的情况下可以实现低信噪比、大载波频偏下扩频信号的快速捕获.     

GPS L2C CM码快速捕获算法研究及互噪声分析

GPS L2C信号是GPS现代化Block IIR-M卫星发射的一个新型民用信号,其主要由时分复用的CM码与CL码组成.由于CM码的码长较短,一般先捕获CM码,再利用CM和CL之间的固定相位关系实现L2C的捕获.文中重点研究了GPS L2C信号CM码采用分块折叠法进行快速捕获的算法,并且推导了分块折叠算法的互相关噪声,同时利用仿真计算得到了精确的互相关噪声的经验公式.仿真结果证明,分块折叠法能够快速捕获L2C信号CM码的相位,并且互相关噪声符合推导结果.