高动态扩频信号快速捕获技术研究

主要研究了两种高动态扩频信号快速捕获的方法,即基于FFT的频域（载波）并行捕获法和基于FFT的时域（伪码）并行捕获法,并使用MATLAB进行了仿真和比较。仿真结果表明：基于FFT的频域并行捕获可捕获较大的频偏并跟踪一定的频率变化率,可用于卫星变轨等高动态、高加速度等飞行过程。而基于FFT的时域并行捕获可快速捕获码相位,用于在轨飞行的飞行器,可根据轨道参数提前预报其多普勒频偏,但同时需要精密测距的飞行过程。     

基于改进的PMF-FFT扩频信号快速捕获算法研究

低轨道卫星通信系统存在较大的多普勒频偏,这会使本地伪码与接收伪码同步时的相关峰值急剧下降,从而加大GNSS接收机对伪码的捕获难度,增大系统捕获时间.因此,为实现大多普勒频偏下伪码的快速捕获,研究了通过加窗和补零改进的PMF-FFT捕获算法,并对窗函数进行了改进,以进一步减小扇贝损失.通过对FFT的输入数据加改进窗并补零的方法大大改善了扇贝损失;通过对PMF的输入数据加汉宁窗的方法减小了输出增益的衰减.最后通过理论分析和MATLAB仿真对改进算法进行了性能分析,分析结果表明,在恒虚警概率下,信号检测概率显著增大并且平均捕获时间明显减小,捕获性能明显提高.     

一种实现高动态直序扩频信号快速捕获的方法

首先对直序扩频信号的常用捕获方式进行了介绍,然后针对高动态带来的火频偏伪码信号系统捕获时间长的问题,提出了一种基于FFT频率捕获、折叠匹配滤波器伪码捕获的高动态直序扩频信号快速捕获方法.对FFT捕获和折叠匹配滤波器的捕获性能进行了分析,给出了硬件设计的实现方法,理论分析和试验结果证实该办法能够极大的降低人频偏长伪码信号的捕获时间.     

基于FFT的高动态直扩信号快捕改进方法研究

本文针对大多普勒频偏条件下直扩信号捕获时间长的问题,分析了两种基于FFT算法的频偏精确估计改进方法.一是利用分段FFT的相位差修正算法,二是基于二次内插的频率FFT校正法.理论分析和MATLAB仿真结果表明,两种改进算法都能明显提高估计精度.最后指出在低信噪比环境下,二次内插法优于相位差修正法.     

基于循环谱的GPS信号快速捕获算法

本文提出了一种基于循环谱理论的GPS信号捕获的新方法。将循环谱理论应用到GPS系统中,采用频域平滑周期图法估计出GPS中频信号的循环谱,分析循环谱的幅度、相位和位置信息,从而实现对其载波频率、伪码速率和初始相位的估计。本文还对伪码速率的估计算法提出了改进。最后,对捕获过程进行计算机仿真验证,证明了该算法的有效性。这种捕获方法避免了多维搜索,很大程度上减小了平稳噪声和干扰的影响,估计精度高,适用于低信噪比情况。     

大频偏低信噪比下直扩系统中的PN码捕获研究

本文研究大多普勒频移低信噪比情况下直扩系统中的PN序列捕获问题,评估了频偏及不同相关长度对匹配滤波器输出相关峰值的影响,分析了使用分段匹配时系统抗频偏性能以及对检测概率的影响.采用多次最大值技术避开了判决门限问题,并计算了采用此种方式时系统的检测概率,提出了一种新的频率-相位二维搜索的策略,减少了PN码捕获的时间.     

基于PMF与FFT的扩频伪码快速捕获方法

提出了基于部分匹配和FFT相结合的扩频伪码快速捕获方法,该方法利用部分匹配滤波器对输入的扩频数据进行分段处理,然后对输出结果进行FFT运算,推导了部分匹配滤波器和FFT相结合的快速捕获数学公式,并进行了MATLAB仿真.仿真结果表明:相比较传统的滑动相关捕获方法和FFT快速捕获方法,该捕获方法具有捕获时间短,捕获精度高的优点,能够适用于多普勒频移较大情况下的扩频伪码快速捕获设计.     

基于二次谱算法的DS-UWB信号伪码周期估计

超宽带信号具有良好的低截获特性,通过对该信号主要参数的检测与估计来分析其抗截获性能,是现代非协作通信系统研究中的关键问题,具有重要的应用价值。本文提出了将二次谱算法应用于DS-UWB信号的伪码周期估计,从理论上分析了该算法对DS-UWB信号伪码周期估计的适用性,分析表明根据二次谱峰值谱线间距可有效估计出其伪码周期。通过仿真实验对比了采用该算法检测DS-UWB和DSSS信号伪码周期的抗截获性能,实验结果表明在信息速率和扩频后带宽相同的条件下,DS-UWB具有更好的抗截获性能,对伪码周期估计时所需检测信噪比,DS-UWB优于DSSS信号3dB。     

基于全相位频谱分析的正弦信号高精度参数估计方法

对传统频谱分析的输入数据截断方式进行了改进,提出了全相位频谱分析,理论证明全相位频谱分析幅度谱是传统FFT频谱分析幅度谱的平方,可以很大程度上减小频谱泄露,同时,给出了其实现框图.另外.全相位频谱分析方法具有良好的相位分析性能,不受频偏影响,在信号是非整数倍频率采样情况下,由该方法分析的相位与信号真实相位误差极小,无需校正.提出基于全相位相位差法估计正弦信号幅值、频率和相位的新算法,对传统相位差法其序列的取法进行了改进,对单频余弦信号进行非整周期采样,分别用全相位相位差法和离散频谱综合相位差校正法对信号的频率、幅值和相位进行了校正.仿真结果证明该算法参数估计精度高于现有算法,具有较好的实用价值.在无噪情况下参数估计近似为无偏估计,尤其对相位的估计,误差达到0.001%.     

用于电力系统谐波频率高分辨估计的MUSIC算法

指出了目前电力系统谐波频率常规估计算法的诸多不足,将基于多重信号分类（MUSIC）的高分辨谐波频率估计算法引进电力系统谐波频率估计领域。给出了MUSIC算法的基本原理,对MUSIC算法的频谱分辨能力和频率检测门限进行了理论分析,在Matlab仿真平台下对MUSIC算法和FFT算法的频率估计性能进行了比较。理论分析和Matlab仿真结果表明,MUSIC频率估计算法对数据量要求较低,具有良好的分辨特性和抗噪声能力,且能够检测微弱的谐波信号。     

利用部分相关法扩展多普勒容限的方法

由于发射机和接收机的相对运动,在扩频通信系统中会产生多普勒频移,影响伪码和载波的捕获。传统的叉—点积法进行频率估计时,其鉴频范围仅为数据速率的1/4,多普勒容限较小。当多普勒频移超过数据率的1/4时,传统方法估计的频率将发生符号反转,从而输出错误的频率估计。为了提高叉—点积法的鉴频范围,提出了一种利用部分相关法提高多普勒容限的方法,即将相关累加时间变为数据周期的一半,从而将数据解调支路多普勒容限扩大1倍。     

Direct estimation of voltage phasor, frequency and its rate of change using Newton''s iterative method

A new approach to the design of a digital algorithm for direct estimation of voltage phasor, frequency and its rate of change is presented. The algorithm derived is based on Newton's iterative method, very commonly used in the field of unconstrained optimization studies. A five-parameter voltage model was assumed, so the result of the estimation was a parameter vector, consisting of the following unknown parameters of the voltage signal processed: its DC component, magnitude, phase angle, frequency and its rate of change. To demonstrate the performance of the algorithm, off-line computer simulation results are presented. The algorithm showed high measurement accuracy over a wide range of frequency changes. The algorithm ‘order two convergence’ provided a very good dynamic response as well as a fast algorithm adaptability. The new algorithm seems to be a particularly useful tool in the field of frequency relaying as well as in various aspects of power engineering applications.     

GPS频域并行码捕获改进算法

针对基于FPGA平台的GPS L1信号的软件接收机捕获实时性差的问题,设计并实现了改进的GPS信号频域并行码相位捕获算法.首先分析了频域并行码相位捕获的理论模型,在此基础上采用平均采样方法对5 714点的数据进行下采样,平均采样后为1 024点,用Altera FFT IP核实现1 024点数据的FFT计算,实现算法的...     

一种基于延时相乘的高精度码元速率估计算法

为了实现相移键控信号码元速率的快速高精度估计,在分析延时相乘原理的基础上,提出了一种二级码元速率估计算法。算法先估计信号带宽得到码元速率的粗估计,利用码元速率的粗估计值确定延时时间,再用延时相乘法得出码元速率的高精度估计。计算机仿真验证了算法的有效性。该方法不仅适用于基带信号码元速率估计,也适用于已调信号的码元速率估计。在采样速率不变的情况下,算法的估计精度随着采样点数的提高而提高。     

VDES中ASM信号频偏估计算法研究

甚高频数据交换系统(VDES)是新一代船舶通信系统,由于卫星和船舶的移动,信号中存在多普勒频移,要完成信号的解调,必须对其多普勒频率进行精确地估计和抵消。为此,针对VDES中的特定应用消息(ASM)信号的频偏估计问题,基于M&M算法,提出了一种两步估计算法,先做范围较大,精度较低的粗频偏估计,再做范围较小,但精度较高的细频偏估计。仿真结果表明,两步估计算法的总估计范围为原始算法的两倍,并且具有较高的估计精度,在Eb/N0>4 dB后,归一化频偏估计的均方误差小于10^-4。     

基于分块折叠的GPS L2C CL码直接捕获算法研究

GPS L2C信号是GPS系统在L2频段上的新型民用信号,其主要由时分复用的CM码与CL码组成。CL码上没有导航电文的调制,所以可以进行更长时间的相干积分,适合于捕获微弱信号。但CL码码长较长,运用传统的捕获方法,难以直接捕获。提出一种基于分块折叠的捕获方法,利用折叠码与分块捕获技术,快速直接捕获CL码。与传统捕获算法相比,新算法能够实现捕获速度上的提高,且可根据需要优先考虑捕获速度或灵敏度。     

Power System Frequency Measurement Under Nonstationary Situations

A new method for the measurement of the instantaneous power-system frequency is proposed. It is based on the frequency estimation of the voltage signal using three equidistant samples. An algorithm is developed that diminishes the variance of the estimation. The procedure is applied to the case of single- and three-phase networks, and uncertainty in the frequency estimation is obtained with simulated signal and severe conditions of signal quality. A frequency variation has been assumed as plusmn2 Hz around the nominal value, with a maximum rate of change of 1 Hz/s. The uncertainty of 25 mHz and 3.5 mHz has been obtained for single- and three-phase signals, respectively. A low-cost virtual instrument has been developed to make frequency measurements over the actual voltage signal.