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。     

基于LabVIEW的GPS信号捕获算法实现

简要介绍了GPS捕获原理以及并行码相位搜索捕获算法,并在此基础上编写了基于LabVIEW的GPS信号捕获程序.在考虑到算法实现所需时间和涉及计算量的前提下,采用了计算量较少,捕获时间较短的并行码相位搜索算法.基于LabVIEW的并行码相位捕获搜索算法实现的捕获程序不仅实现了粗捕获,而且加入了精捕获的程序,使得对载波频率的估计更加的准确.可扩展应用于北斗、伽利略等其它导航卫星的信号捕获.     

基于软件的GPS信号捕获跟踪算法研究

对GPS软件接收机的捕获和跟踪部分进行了研究。对于捕获模块,通过对常用串行搜索捕获算法和并行频域搜索捕获算法的比较和分析,提出了一种新型并行码相位搜索捕获算法;对于跟踪模块,提出采用非相干延迟锁相环对码进行跟踪,同时采用Costas环对载波进行跟踪;最后,从捕获和跟踪的GPS信号中提取出导航电文,并根据电文中的参数计算出了用户的位置坐标,并在Matlab中对用户的位置坐标进行了定位解算验证。     

基于FFT的GPS信号二维大规模并行捕获

GPS接收机中信号捕获通过粗略调整本地复制信号的码相位和载波频率与卫星信号同步.信号捕获实际上一个二维的搜索过程,其主要挑战是计算复杂度.基于FFT的二维并行捕获方法,可以一次搜索整个二维不确定空间,在减少计算复杂度的同时提高了捕获性能.仿真结果表明,采用35 ms的捕获时间可以90%概率捕获到载噪比为34 dB-Hz的卫星信号.     

基于分段相关-视频积累方法的伪码串行捕获优化设计

本文主要针对载波多普勒下的伪码捕获问题,研究了基于分段相关-视频积累方法的伪码串行捕获系统的优化设计.通常的优化设计为假设峰值点的伪码相位偏差为0.但对于实际的捕获系统,由于接收到的伪码相位与本地伪码相位关系随机,在串行搜索过程中过门限值的伪码相位残差可能不为0,从而对捕获性能产生影响.本文主要分析伪码相位偏移残差对峰值点的信噪比和检测概率的影响,并给出了最大伪码相位偏移残差下的平均捕获时间表达式.同时基于平均捕获时间最小准则,给出了搜索步进推荐值.对虚警概率指定和未指定两种情况分别进行了优化设计,得到了最优的中频积累和视频积累设计值,该设计值与载噪比、多普勒容限等因素相关.研究成果可用于指导扩频接收机伪码捕获模块的设计.     

高动态环境下长码扩频信号快捕算法

针对高速高动态接收机在长伪码周期、大频偏情况下的快速捕获问题,该文提出一种基于码相位压缩相关器与快速傅里叶变换(CCPC-FFT)的双驻留伪码快速捕获方法。在第一驻留阶段,利用码相位压缩相关器对相邻码相位进行快速、粗略的压缩搜索,同时利用FFT算法完成对多普勒频偏的并行捕获;在第二驻留阶段,利用传统的相关积分方法对第一驻留捕获的所有码相位进行逐个精确搜索。给出了系统性能的理论分析模型,并通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性。最后仿真结果表明:新方法在平均捕获时间上比2维压缩相关(TDCC)捕获方法进一步缩短,同时提高了频偏的捕获带宽和精度,且针对长码的捕获比其他基于FFT的方法节省资源。     

GPS软件接收机基带信号处理研究

GPS软件接收机相对传统硬件接收机,设计灵活,能够迅速分析、仿真、实现各类算法.本文主要针对GPS L1频率的C/A码信号,设计并实现了GPS软件接收机的基带处理部分,阐述了射频前端原理、并行码相位搜索捕获策略以及鉴频辅助跟踪环路,并推导了适应动态环境的三阶数字环路滤波器.仿真数据和实际中频数据测试表明:算法性能优越,能迅速捕获并锁定信号,获取导航数据.     

高动态环境下C/A码的捕获策略

在GPS中需要用到伪随机码对导航电文进行扩频。如果GPS接收机想要获得导航电文,首先要对接收信号进行解扩,而对伪随机码的捕获又是解扩的关键。民用GPS接收机所要捕获的伪随机码是C/A码,减少对伪随机码的捕获时间是C/A码接收机的一个重要性能指标。在高动态环境下,需要对C/A码的相位和多普勒频移进行二维搜索。提出了一种高动态环境下的C/A码捕获方案,通过理论分析和仿真,证明了该方案有效地缩短了伪随机码的捕获时间,提高了接收机的实时性。     

GLONASS卫星信号捕获研究

介绍了GLONASS卫星信号的组成和特点,分析了卫星导航接收机对卫星信号捕获的串行搜索算法,并介绍了基于快速傅里叶变换的并行频率和并行码相位捕获算法原理。对3种捕获算法的复杂度和捕获效率进行了对比分析,理论结果表明,并行码相位捕获算法效果较好。利用Matlab软件模拟产生GLONASS中频信号,对3种捕获算法进行了仿真验证。实验结果表明,在-25 dB的信噪比下,3种算法均能对1 ms卫星信号进行捕获,并行码相位捕获算法效率最高,与理论结果一致。     

辅助北斗技术的捕获空间计算和误差分析

结合辅助北斗定位技术的辅助信息类型,提出了北斗GEO和NGEO卫星在星历辅助条件下的卫星信号载波频率和码相位的估计方法,在此基础上重点研究了估计得到的载波频率和码相位的不确定度,并针对粗时间和精时间这两种典型的辅助定位技术进行了算例分析。研究结果表明:粗时和精时辅助能有效减少捕获搜索空间;引起载波频率搜索范围不确定度的因素是时钟频偏和接收机动态,而引起码相位搜索范围不确定度的因素是辅助时间精度和辅助位置误差。     

Digital-only PLL with adaptive search step

In this paper, an all-digital phase-locked loop (PLL) with adaptively controlled up/down counter serves as the loop filter is presented, and it is implemented on a field-programmable gate array. The detailed circuit of the adaptive up/down counter implementing the adaptive search algorithm is also given, in which the search step for frequency acquisition is adaptively scaled down in half until it is reduced to zero. The phase jitter of the proposed PLL can be lowered, yet keeping with fast lock-in time. Thus, the dilemma between the low phase jitter and fast lock-in time of the traditional PLL can be resolved. Simulation results and circuit implementation show that the locked count, phase jitter and lock-in time of the proposed PLL are consistent with the theoretical predictions.     

PN acquisition for DS/SS using a preloop parallel binary search phase estimator and a closed-loop selective search subsystem

An acquisition method of long pseudo-noise (PN) sequences in direct-sequence spread spectrum (DS/SS) systems is presented. The concurrent cross correlation of locally generated auxiliary signals with the incoming PN sequence produces binary search estimates leading to an initial approximation of the input signal's PN offset. The PN receiver then uses a closed-loop subsystem to determine the true offset of the incoming PN signal. New phase estimates are generated from successive corrections of likely errors in the binary search. The acquisition scheme's average acquisition time and its variance are analytically determined. Simulation results show that the proposed acquisition scheme is faster than the conventional serial receiver. A hybrid serial/parallel PN acquisition receiver is used for comparing the acquisition performance given similar hardware complexity. The hybrid receiver used the same number of parallel correlators as used in the proposed receiver's input phase estimator. Simulation results show that the proposed system provides an improved performance under normal operating conditions.     

一种直扩系统中伪码的二维捕获方法

针对直接序列扩频（DSSS）通信系统中,在低信噪比环境下,由于多普勒频移或振荡器不稳定存在频差的伪随机序列（伪码）捕获问题,提出了一种捕获方法。该方法利用并行频率搜索的方法对频差进行补偿,基于快速傅里叶变换（FFT）进行伪码相位搜索,利用非相干累加来解决低信噪比问题。对原理进行了分析,对方法进行了蒙特卡罗仿真,结果表明,在信噪比达-30dB条件下,该方法有较高的检测概率。     

Frequency Detectors for PLL Acquisition in Timing and Carrier Recovery

A significant problem in phase-locked loop (PLL) timing and carrier extraction is the initial acquisition. Very narrow loop bandwidths are generally required to control phase jitter, and acquisition may depend on an extremely accurate initial VCO frequency (VCXO) or sweeping. We describe two simply implemented frequency detectors which, when added to the traditional phase detector, can effect acquisition even with very small loop bandwidths and large initial frequency offsets. The first is the quadricorrelator, previously applied to timing recovery by Bellisio, while the second is new, and called a rotational frequency detector. The latter, while limited to lower frequencies and higher signal-to-noise ratios, is suitable for many applications and can be implemented with simpler circuitry.     

一种基于差分匹配滤波的高效捕获算法

扩频接收机系统中,载波的捕获是衡量系统性能的重要指标。当系统接入多路叠加并行信号时,若需要在二维对信号进行捕获,所需捕获时间、所耗资源和接收机功耗将成倍增加。文中针对此问题,提出了一种基于差分滤波器的分集接收方案,大幅降低了系统资源的占用,从而减少了功耗、成本和捕获时间。利用伪随机码的双极性和差分滤波结构减少了所用加法器的数量,并结合对伪随机码并行分集的结构,在多路中对滤波结果进行复用。通过对传统快速相关捕获算法、快速捕获算法、频率相关法以及文中基于差分滤波的并行分集结构进行了复杂度对比。其结果显示,基于差分滤波的并行分集结构在节省资源、提高效率上均具有较大优势。     

关于利用Hydra系列数据采集器检测环境设备的探究

论文根据环境温湿度装置检测过程中的特点,提出了一种将Hydra系列数据采集器应用于环境温湿度试验设备检测的方法,对其他计量测试参数的检测分析也有一定参考价值。     

数字匹配滤波捕获方法研究与FPGA实现

频偏与判决门限对数字匹配滤波器的捕获性能影响巨大,因此研究实现抗频偏算法及自适应门限调整裳略对捕获有非常重要的意义。丈章设计实现了适合FPGA实现的基于数字匹配滤波器的时频二维搜索算法和自适应门限调整策略并且在FPGA上实现。     

数字化电容层析成像系统设计

基于Xilinx Spartan-3型FPGA芯片,设计了一套数字化电容层析成像数据采集系统。该系统由FP-GA构建片内DDS模块,与外部D／A配合,产生激励型号,嵌入于FPGA内部的MCU模块控制多路选通、调节PGA增益并与PC及通讯,FPGA硬线逻辑控制A／D采集并实现数字相敏解调。该系统具有结构灵活、测量精度高以及测量速度快等特点。     

Noncoherent hybrid parallel PN code acquisition for CDMA mobilecommunications

This paper proposes a noncoherent hybrid parallel pseudonoise (PN) code acquisition scheme for code-division multiple access (CDMA) mobile communication systems and analyzes the effect of multiple access interference (MAI) on the code acquisition performance for Rayleigh and Rician fading channels. The hybrid acquisition scheme combines parallel search with serial search to cover the whole uncertainty region of the input code phase. It has a much simpler acquisition hardware structure than the total parallel acquisition and can achieve the mean acquisition time slightly inferior to that of the total parallel acquisition in the case of severe MAI; on the other hand, it provides the flexibility in the tradeoff between the mean acquisition time and system complexity if no MAI is considered. The closed-form expressions of the detection and false-alarm probabilities and mean acquisition time are derived. Numerical analysis quantifies the severe performance degradation of code acquisition due to both MAI and channel fading, and demonstrates the dependence of the increase of mean acquisition time (due to MAI) on the number of users in the CDMA system, system design parameters, and channel fading statistics