高动态接收机的多普勒频偏捕获新算法

为了解决高动态接收机长时间信号累积导致的能量扩散问题,提出一种基于迭代搜索范围校正的多普勒频偏捕获新算法.根据接收信号连续性特点,首先,单次校正算法利用前两个累积周期内的估计结果来校正第3个累积周期内估计结果的搜索范围,并分析了搜索范围大小对捕获概率的影响;然后,迭代校正算法采用一种多个单次校正级联的方式来逐步缩小多普勒搜索范围,从而进一步提高多普勒捕获性能并得到捕获概率的上界值.仿真计算结果表明,该算法可以通过校正搜索范围来提高多普勒捕获概率.     

基于搜索范围预测的直扩系统多普勒频偏估计

为了解决极低信噪比和高动态条件下多普勒频偏估计可靠性差的问题,提出了一种基于搜索范围预测的扩频系统多普勒频偏估计方法。该方法利用相邻接收信号之间多普勒频偏变化受限的特点,用已得到的多普勒频偏估计值来缩小后续频偏估计的搜索范围,从而提高多普勒频偏估计的可靠性。仿真结果表明:该方法可以有效地提升多普勒频偏估计的可靠性。     

最低限度通信中多普勒频偏估计算法

针对最低限度通信中多普勒频偏估计范围不足、估计精度较低的问题,提出一种改进的基于相关FFT的直扩信号同步捕获算法.该算法通过补零运算提高算法的估计精度、采用正交扩频序列优化算法的性能.数值分析表明,在低信噪比环境下,改进后的算法能够以较高的精度捕获较大频偏.     

一种基于FPGA的高动态高数据率直扩信号的捕获算法

改进了以快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)为基础的高动态、高数据率直接序列扩频信号快速捕获的算法.详细介绍了算法实现的理论,推导了参数的选择范围,最后采用现场可编程门阵列(field programmable gate ar-ray,FPGA)程序对算法进行了设计与仿真.仿真结果表明,算法通过将相干积累与非相干积累相结合,在一定程度上消除了数据符号跳变对载波频偏估计的影响,有效地提高了低信噪比条件下多普勒频率估计的精度.     

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之间的关系,提出了分段匹配的方法。同时提出了在低信噪比的恶劣条件下,利用多周期累加的方法进行伪码捕获。根据这种新方法重新设计了捕获模式,并基于Matlab进行了算法仿真和性能比较,结果表明,新的算法能够容纳较大的频率动态范围,在较低信噪比下,具有伪码捕获功能。     

高动态单频干扰环境下的FFT直扩捕获方案

在FFT直扩捕获算法的基础上,利用FFT频域分析的优势,增加频域干扰消除单元和频率扫描单元,提高系统的抗单频干扰能力,增加对多普勒频率变化搜索的范围,将传统的频-码二维搜索捕获降低到一维捕获,成倍地缩短了捕获时间,对长周期或无周期伪码捕获有较高的优势,并更适合于高动态有单频干扰环境.最后以GPS系统为例进行了算法仿真验证,其结论对发展我国自己的卫星导航定位系统有着重要的指导意义.     

基于频域搜索的GPS信号P码直接捕获改进算法

为减少由峰值模糊造成的载波频偏误判概率,提出一种改进算法,通过计算Q路信号的相关值提高了对载波频率偏移的分辨能力,并利用相关值的重叠相加改进了目标码段的相关峰值.仿真结果表明,改进算法在不损失捕获速度和不增加资源消耗的前提下,有效地提高了检测概率、降低了载波频偏误判概率,是一种快速高效的GPS信号P码直接捕获算法.     

载波频偏估计复矢量FFT算法研究

文章基于mPSK调制的正交解调,首先构造一个载波频偏的希尔伯特复矢量,然后根据最大似然参数估计原理,提出一种快速傅里叶变换频偏估计算法。该算法能够精确地检测出载波频偏的绝对值大小和正负方向;当输入端信噪比大于一定门限时,其估计精度与输入端信噪比大小无关。它可应用于中继卫星通信中多普勒频率的捕获跟踪。     

基于邻近频点插值混合扩频信号多普勒频偏估计算法

针对直扩/跳扩混合扩频信号捕获算法中,要降低多普勒频率估计误差,但运算资源有限的问题进行了研究.采用一种基于插值预测的频率估计算法,利用不同频点之上的相关值进行多普勒频偏估计,以较低的计算量为代价,减小多普勒频率误差.在不同信噪比环境与不同接收信号多普勒频率下,对多普勒频率检测精度进行仿真.经过测试表明,该算法在信噪比不低于-23 dB时,对于直扩/跳扩混合扩频系统的多普勒频率估计误差的平均值小于20 Hz,且具有更加稳定的均方根误差,可以做到在不需要较多改变硬件的情况下,通过后期计算即可提高多普勒频率估计的精度.     

高动态GPS弱信号多级相干累加捕获

给出一种高动态GPS弱信号捕获算法。对接收到的卫星信号,以1ms为步进做20次数据翻转位估计,确定出单次积分时间为20ms;以单次积分时间内相干损耗小于1dB为标准,确定单次积分中频率和码相位的搜索步进;在第二级累加之前对多普勒频偏和导航数据进行同时补偿,实现多级相干累加捕获。模拟一组卫星信号,利用软件接收机的设计进行仿真验证,结果显示,该方法在信号功率为-180dBW的情况下,捕获所需的累加次数是相干-非相干方法的36.4%,且动态适应能力强。     

基于动态规划的TBD改进算法

针对在低信噪比条件下基于动态规划的检测前跟踪（TBD）算法在给定的有限帧数情况下可能无法检测到目标的问题,提出了一种基于动态规划的新算法,即在确定目标状态转移时,应用后续观测值对状态转移进行修正.在该算法中,为了减小搜索范围及减少伪航迹,又引入了方向加权的思想,即重点考虑目标存在的可能区域.理论分析和仿真结果表明,新算法的检测性能优于一般的基于动态规划的TBD算法,得到的目标航迹也更加精确.     

New acquisition scheme with high sensitivity for long code

Focusing on the problem of low acquisition probability in the weak Satellite Navigation Position Systems signals environment, we propose an algorithm which can improve its acquisition signal-to-noise ratio (SNR) with multiple codes accumulation. The algorithm realizes codes coherent and incoherent accumulation by multiplexing the PMF-FFT(Partial Matched Filtering-Fast Fourier Transform)cell, which can lead to a longer accumulation time and more coherent accumulation gain. Thus, it increases the capture sensitivity, shortens the capture time, and reduces the interference. Simulation shows that the algorithm in this paper can obviously improve the system's capture performance. It is better than the conventional PMF-FFT algorithm by close to 4dB under the same SNR. The algorithm can be applied to the capture design in the second generation of COMPASS Navigation Satellite System.     

改进的三次相位函数法LFM雷达信号参数估计

为了研究对线性调频(LFM)雷达信号的参数估计,提出了利用改进的三次相位函数法对LFM雷达信号进行参数估计.三次相位函数法可提取信号的相位函数的各项系数,并且只需通过二阶非线性变换在信号参数空间形成最大值来进行估计参数,具有较高的精度和良好的低信噪比能力,但是计算量较大.针对三次相位函数法计算量大的问题,提出调频斜率搜索范围设定准则及双尺度调频斜率搜索法,可减少大量计算量,同时保持了低信噪比下的算法精度.仿真测试结果表明,新算法有效地减小了计算量,并且保证了低信噪比下的算法精度,算法性能得到了提高.     

用于星间通信的高灵敏度快捕算法

为实现微小卫星快速协同工作,满足星间通信链路对扩频信号捕获算法提出的高灵敏度与快速捕获的要求,对常用捕获算法的原理进行分析,针对传统信号捕获方法存在的捕获灵敏度低、捕获时间长、信噪比要求高等缺陷,提出一种适用于星间链路的FFT快速捕获算法,该算法在传统FFT码相位捕获法的基础上通过多路并行架构、特殊同步序列、降速率抽取、非相干累加等优化策略对传统算法的捕获灵敏度及捕获速度进行改善。基于对改进算法的可行性进行检验,首先通过理论公式推导了算法的极限灵敏度、抗干扰能力与理论捕获时间,其次,在MATLAB软件中设置典型任务环境对算法的各项性能进行仿真,最终通过搭建硬件测试平台对算法进行性能实测。仿真及硬件测试表明:该算法相对于传统捕获算法性能有明显提升,改进算法的极限捕获灵敏度可达-130 dBm,捕获时间小于100 ms,符合卫星通信环境设计需求,并已在自主研制的天平二号卫星的星间通信机中验证了其可行性；改进算法还可通过调节算法的并行路数、非相干累加次数等算法要素兼容不同应用环境需要。     

Tracking algorithm of BPSK signal in low bit SNR and high dynamic scenarios

A new tracking algorithm is proposed aiming at the tracking problem in low bit signal-to-noise ratio( i. e.,Eb /N0) scenarios,in which the bit clock regenerated by bit synchronization loop decides loop update moment. The double frequency processing and non-coherent accumulation technologies are applied to eliminate the impact of data polarity inversion,and then long time accumulation improves the input signal-to-noise ratio of discriminator. The frequency locked loop and phase locked loop constitute a carrier loop in parallel,which can meet the high dynamic demands. The effectiveness of this algorithm has been corroborated by theoretical analysis,simulation and measurements,and the new tracking algorithm has been used in an aerospace engineering project successfully.     

Fast DSSS acquisition algorithm based on the match Fourier transform

Induced by Chip Effects and Doppler Effects, the accumulating performance of the Direct Sequence Spread Spectrum signal is limited under high dynamic and low signal noise ratio scenarios in near space. To circumvent this problem, a particle swarm fast discrete match Fourier transform based Double Block Zero Padding algorithm is proposed by compensating Chip Effects and Doppler Effects simultaneously. Further, the particle swarm optimization is employed to optimize the iteration of fast discrete match Fourier transforms. Both simulation and theoretical analysis show that the proposed algorithm can not only enhance the acquisition probability and accuracy, but reduce the computational complexity as well. The computation of the proposed algorithm is 46％ that of other existing methods when the coherent time is 10ms.     

广义半迭代硬阈值追踪算法及在"鬼"成像中的应用

提出了一种广义半迭代硬阈值追踪重建算法,综合了广义硬阈值追踪重建算法和半迭代思想的优点,修正了目标函数寻求最优解的搜索方向,获得了多项式的加速收敛,且不需要已知信号稀疏度.数值仿真结果表明,该算法在重构概率、峰值信噪比、信噪比、匹配度等方面的性能明显提高,且在"鬼"成像中的应用性能明显优于广义硬阈值追踪算法.     

INS辅助的GPS快速捕获方法研究

在高动态环境下GPS信号的快速捕获对GPS接收机的性能提出了更高的要求。高速运动使接收机接收到的信号上附加了较大的多普勒频移,需要更多的时间捕获信号。通过惯导系统提供的惯性信息和星历数据估算多普勒频移,可减少搜索范围以缩短捕获时间。在分析传统的GPS信号快速捕获方法后,重点研究了惯性信息辅助GPS接收机快速捕获的方法,并对其捕获性能进行了分析,通过Matlab仿真验证该算法。结果表明高动态环境下运用该方法能够显著改善GPS接收机捕获性能,减少捕获时间。