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.      

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.     

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.     

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.      

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.     

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.     

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。     

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.     

基于分段FFT的脉冲伪卫星信号捕获方法

建立了脉冲伪卫星信号捕获模型,并针对传统的饱和接收方法无法适应脉冲伪卫星组网应用下信号接收的问题,提出一种基于分段快速傅里叶变换(FFT)的脉冲信号捕获方法. 该方法是一种串并行结合的捕获方法,既保证了捕获概率,又能极大地降低捕获时间. 对分段FFT捕获方法和串行捕获方法的捕获时间进行了比较,研究了FFT方法在不同分段策略下的捕获性能,并针对脉冲截断问题提出了脉冲截断检测算法和分段调整方法. 仿真验证了该方法的有效性.     

伽利略E1-BOC信号的改进捕获算法及性能分析

在时域并行FFT捕获算法的基础上,采用在频率搜索维上基于能量搜索的策略对伽利略E1-Boc信号的捕获进行了仿真和实验分析.在伽利略仿真信号的码延迟时间为1.8 ms,多普勒频移为600 Hz,导航电文调制速率为250 bit/s,数值为±1的情况下分别从捕获率、ROC操作特性曲线以及计算复杂性3方面对能量捕获算法性能进行了验证,并与AV, Zero-Padding两种算法进行了比较.结果表明,能量捕获算法在载噪比为32 dB/Hz的室内微弱信号环境下,捕获率能达到90%,且ROC操作特性曲线和计算复杂性等综合性能均优于AV,Zero-Padding两种算法,适用于数据跳变发生频繁的微弱伽利略E1-BOC信号的捕获.     

一种基于FFT块处理的微弱GPS信号检测新方法

针对微弱GPS信号的高灵敏度检测算法是当前遮蔽环境下GPS软件接收机捕获信号亟待解决的问题.作者提出了基于FFT块处理的1/4字节步进相干积分检测方法,较传统的1/2字节更替检测方法,增长了相干积分区间,更有效地利用了GPS信号,提高了微弱GPS信号的检测灵敏度,缩短了捕获时间.仿真结果表明,在信号长度不超过300 ms的情况下,该算法能成功捕获信号强度低至24dBHz 的微弱GPS信号.     

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.     

基于整数规划下遗传算法的P码直接捕获算法优化

P码直接捕获算法包含诸如平均点数、相干积累时间、非相干积累次数、频率步进量、唐检参数及快速傅里叶变换(FFT)运算单元数等10多个参数. 当在算法检测概率、虚警概率和捕获时间满足要求的约束下,对算法消耗的多种资源进行优化时,具有多约束、多变量、非线性和整数取值等难点. 为解决如此复杂的参数优化问题,提出一种整数规划下遗传算法应用于P码直接捕获算法. 该方法借鉴遗传算法的思想,并考虑P码直接捕获算法参数的整数取值要求,适合各种条件下的算法参数优化. 数值分析结果表明,该方法获得了最优的参数值,有助于实际应用.      

一种精度改进的短时匹配滤波器和FFT的高速捕获算法

针对传统的短时相关和FFT(Fast Fourier Transform:快速傅里叶变换)相结合的高速信号捕获算法的优点以及不足之处,在该算法的基础上,提出了一种可以获得更高的捕获精度并且不需要大量增加FFT点数方法。该方法在获得相同的伪码精度的条件下,可以大大提高对载波多普勒频移的估计。仿真结果证明了该方法的正确性。更精确地捕获精度保证了GPS接收机能成功地进入跟踪状态。     

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.