高动态弱信号环境下基于INS的GNSS捕获方法分析

为保证 GNSS 在挑战环境下的捕获性能，分析了高动态弱信号捕获存在的问题，提出了一种新的 INS 辅助并行码相位捕获方法，在频域利用 INS 辅助信息卫星星历/历书数据估计多普勒，缩小频率搜索范围，在码域利用码相位估计及并行码相位搜索的方法，减少码相位搜索时间，最后结合差分相干累积提高捕获灵敏度，实现高动态弱信号的快速捕获。仿真结果表明， 该算法能显著提升高动态、弱信号环境下 GNSS 接收机的捕获性能。     

一种改进的“北斗”卫星信号捕获方法

针对Neumann-Hoffman(NH)码跳变影响“北斗”卫星捕获灵敏度的问题,提出了一种改进的相干累积算法。通过遍历连续信号的码元的组成,找出大于门限的相关值,减少NH码跳变对信号累加的影响。仿真结果表明,改进的相干累积算法可以有效提高弱信号的捕获成功率。与传统的相干累积算法相比,延长了累积长度;与非相干累积算法相比,捕获灵敏度提高了2～3 dB。同时,采用先累加后相关的方法,有效降低了算法复杂度。     

北斗软件接收机B1频点信号捕获算法研究

北斗MEO/IGSO卫星信号调制速率为1 Kb/s的NH码,在使用传统的并行码相位捕获算法时,并不一定能成功捕获到信号,这里使用一种改进的并行码相位捕获算法,并用基于曲线拟合的精捕获方法减小频率估计误差。仿真结果表明,改进的并行码相位捕获算法成功地捕获到了北斗MEO/IGSO卫星信号,并通过基于曲线拟合的精捕获算法减小了频率估计误差。     

基于广义延拓逼近的GPS卫星信号多普勒频移估计方法

对并行码相位捕获GPS卫星信号时多普勒频移的栅栏效应进行研究。为了减小栅栏效应的影响,提高多普勒频移的捕获精度,提出用广义延拓逼近法来提高多普勒频移的估计精度,并在不增加算法运算量的基础上,对此方法进行优化,进一步降低了噪声对捕获多普勒频移精度的影响,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于平均相关和差分相干累积的微弱GPS C/A码信号精密捕获算法

针对弱信号条件下GPS C/A码捕获问题,提出一种基于平均相关和差分相干累积的码捕获算法。首先,引入相干能量最大值与第二大值的比值作为判决变量,仿真了各种捕获算法的虚警概率得到最佳的判决门限;然后,通过设置的判决门限获得不同多普勒频率偏差及信噪比条件下的检测概率;最后,比较了所提差分相干累积算法、相干非相干累积算法以及非相干累积算法的捕获灵敏度。仿真实验表明,在相同接收数据长度的情况下,采用差分相干累积算法比其他2种算法提高捕获灵敏度约2 dB。     

基于频域差分的“北斗”三号信号快速捕获算法

针对“北斗”三号导航信号快速捕获问题,提出了一种能够克服“北斗”三号信号中Neuman-Hoffman(NH)码跳变并提高“北斗”三号导航卫星信号B1I频点信号信噪比的快速捕获算法。该算法基于频域差分非相干的部分匹配滤波和快速傅里叶运算（Fast Fourier Transform,FFT）算法,利用加窗和补零的方式提高FFT的频点分辨率并抑制扇贝损失,通过频域差分的方式弥补相干积分时间短和非相干平方损失带来的信噪比不足。理论分析和仿真实验证明,该算法优于传统非相干积分,能实现“北斗”三号信号的快速捕获。     

弱信号下“北斗”接收机NH码的快速捕获

在全球卫星导航系统(GNSS)中,延长相关累积时间可以有效提高弱信号捕获灵敏度,但是"北斗"中圆地球轨道/倾斜地球同步轨道(MEO/IGSO)卫星信号的捕获性能很大程度上受到二次编码(NH)码的影响:调制NH码的信号在每一个码元周期(1 ms)内都有可能发生跳变,对相关累积时间造成一定影响,从而会导致系统捕获灵敏度的下降.为此,提出了一种针对NH码的码元遍历搜索算法,通过遍历累积时间内NH码的所有组合,消除NH码码元引起的误差.实验结果显示,所提算法可以在一定程度上提高卫星信号的捕获成功率,尤其可以至少提高2 dB弱信号的捕获灵敏度.同时,算法可以为信号跟踪提供更加准确的载波频率.     

一种避免二次编码跳变影响的"北斗"弱信号捕获算法

在现阶段,"北斗"B1I信号在D1导航电文中引入现代化GPS和Galileo系统常用的二次编码调制,使得比特跳变周期变短,降低了系统的捕获灵敏度.为解决上述问题,提出了一种基于码元排布顺序的改进相干累积捕获算法,通过分组来遍历并统计一个数据段的累加和相关值,并且采用一种改进的判决方法进行双重判决,最终确定其中最大相关值并完成捕获.此方法有效延长了积分长度,克服了因Neumann-Hoffman(NH)码造成的相干累积时间过短的缺陷,能改善在低信噪比环境下的信号捕获能力.在高斯白噪声模型下对各个捕获算法进行的仿真对比结果表明,所提算法在低信噪比(-36～-34 dB)情况下,与补零算法相比,信号捕获灵敏度有约1.7 dB的提升.     

扩频通信中FFT捕获算法的改进

针对现有捕获算法中存在累积次数多、捕获时间长和捕获精度不高的问题,对传统的FFT算法进行了部分改进,即利用数据分块、补零和伪码相位的圆周移位增加了相干积分时间进而减少了非相干累积次数,并将二维捕获转化为一维捕获。在相同捕获精度下提高了捕获速度。仿真结果表明,该算法对载噪比低至30 d B的扩频信号仍能满足捕获要求。     

一种基于CDMA2000 1x EVDO微弱信号的捕获算法

针对弱信号条件下的CDMA2000 1x EVDO手机上行信号, 提出一种基于短时相关快速傅里叶变换(FFT)运算和差分相干相结合的联合捕获算法。首先采用短时相关和FFT运算精确估计出信号的多普勒频偏值;在此基础上利用差分相干提升信号的相关峰。通过设置自适应判决门限和相干长度获得较好的捕获概率;同时对所提算法和相干累积算法的捕获灵敏度和计算复杂度进行了对比。最后,结合实测数据验证了算法有效性,实验表明本文算法在保证低于相干累积算法复杂度的情况下,提高捕获灵敏度约1.5 dB。     

一种改进的DSSS系统的码捕获技术

针对低信噪比条件下直接序列扩频(DSSS)系统的码捕获问题,提出了差分非相干累加的PN码捕获技术。研究了差分相干与差分非相干码捕获技术的工作性能,仿真结果表明,差分非相干码捕获技术具有更强的抗载波频偏能力。在此基础上,克服调制数据对码捕获的影响,提出了一种改进的差分非相干码捕获技术,即差分非相干累加的码捕获技术。仿真研究证明了差分非相干累加码捕获技术比差分非相干码捕获技术有4 dB的改善,其更能适应低信噪比条件工作。     

P码直接捕获的研究

为保证GPS系统具有更高的抗干扰能力,需要实现快速的P码直捕。因此文中研究了P码直捕的可执行性,对XFAST、均值法和多普勒频域补偿等算法进行了研究。并将直接均值法进行改进,提出了XFAST与均值法相结合的方法,并在频域进行分段相干累加。仿真结果证明,此方法更有利于硬件实现。     

一种高灵敏度GPS信号快速捕获算法

为了提高GPS软件接收机捕获算法的灵敏度和快速性,提出了一种高灵敏度GPS卫星信号快捕方案。首先对GPS信号进行频率补偿,然后进行相干滤波提高卫星信号的信噪比,从而提高捕获算法的灵敏度。再采用延迟、累积捕获结构寻找输入信号中各颗卫星的C/A码起始点,引入延迟累加器实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,捕获时间仅为传统FFT快捕算法的几十分之一,提高了捕获算法的速度。分别通过实测和GPS数字中频信号发生器仿真生成的GPS数字中频数据对所设计的捕获算法进行了验证,实验结果表明该捕获算法行之有效。     

低复杂度高动态低信噪比环境下的GPS信号捕获算法

针对高动态低信噪比环境下的GPS信号捕获问题,提出一种频域分段移位平均周期图算法。首先,对接收信号进行频率斜升和码相位二维并行粗补偿并对各补偿支路进行分段快速傅里叶变换;其次,根据参与捕获的有效数据段长度将频域补偿间隔扩展为更为精细的估计间隔;然后,找到与各参数估计值最接近的补偿支路,根据估计值与实际补偿值之间差值对各数据段的频谱进行旋转移位,并将移位之后的频谱进行非相干累加以得到各估计值所对应的相关峰;最后,对相关峰的峰值进行恒虚警检测以确定捕获是否成功。仿真结果表明,与平均周期图算法相比,所提算法捕获性能略有下降,但计算复杂度大幅降低。     

基于PMF-FFT的高精度伪码捕获算法

针对低信噪比、高动态环境下传统的伪码捕获算法捕获概率较低的问题,提出一种高精度的时频联合两轮频偏校正捕获算法.算法以两级PMF-FFT(Partial Match Filter-Fast Fourier Transform)捕获单元为模型,在不增加FFT点数的前提下对第一级增加差分相干累积模块提高信噪比,并运用时频联合频偏估计分别对信号进行两轮频偏校正,第二级输入经加窗处理,同时适当增加PMF长度,进一步提高捕获精度.理论分析和仿真结果表明,该算法与传统的PMF-FFT算法相比,有效地提高了多普勒频偏估计精度,且系统在低信噪比、高动态条件下捕获概率得到提升,具有良好的捕获性能.     

大动态下扩频码捕获的一种改进方法

针对现有扩频码捕获方法在大动态下捕获时间长、硬件资源消耗大、动态适应性差的问题,提出了一种改进的扩频码捕获方法。新方法把码钟多普勒的补偿放在本地扩频码上进行,先对接收信号进行降采样和存储再进行频率分槽和补偿,一次采样实现了所有频率槽的搜索。计算结果表明,完成同样的捕获过程新方法所需时间和存储器容量不到原方法的1/5,且具备更强的动态适应能力。     

基于信号估计的扩频测控信号快捕方法

为进一步提高扩频测控系统的捕获速度,研究了借助辅助序列估计伪码相位的方法,分析了该估计算法的精度。针对该算法在高动态条件下估计偏差较大引起捕获概率骤降的问题,提出引入最大似然频偏估计修正相干载波的方法,显著提高捕获概率。设计了基于码相位估计和载波频率估计的快速捕获算法,仿真结果表明,该算法在载噪比较好的情况下可以有效完成捕获。为提高算法在较低载噪比时捕获的可靠性,提出将估计值作为部分匹配滤波辅助快速傅里叶变换( PMF-FFT )初值的综合捕获方法,与传统捕获方法相比,平均捕获时间显著降低,且并没有带来硬件复杂度的提高,具有一定的理论意义和工程应用价值。