基于FPGA的高动态GPS信号FFT快捕设计与实现

高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.系统的高动态特性即导航卫星和接收机之间径向距离和径向速度的影响,使GPS信号产生相位延迟和多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关法捕获,需要很长的捕获时间.为提高捕获性能,本文分析了一种频域FFT快速捕获方法,对GPS信号进行频域并行捕获,详细介绍了基于FPGA的具体实现,通过高动态GPS信号发生器的辅助实验,缩短了捕获时间,验证了算法的有效性,并给出了改进措施.     

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FPGA的高动态GPS信号FFT快捕设计与实现

在高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.系统的高动态特性即导航卫星和接收机之间径向距离和径向速度的影响,使GPS信号产生相位延迟和多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关法捕获,需要很长的捕获时间.为提高捕获性能,本文分析了一种频域FFT快速捕获方法,详细介绍了基于FPGA的具体实现,通过高动态GPS信号发生器的辅助实验,缩短了捕获时间,验证了该算法的有效性,并给出了改进措施.     

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。     

GLONASS卫星信号的捕获及其仿真

本文通过介绍GLONASS卫星信号的组成和特性,分析了广泛用于卫星信号捕获的串行二维搜索捕获算法的算法原理;在考虑算法实现所需要的时间和涉及的计算量的前提下,分析了计算量较少,捕获时间较短的并行码相位搜索和部分匹配滤波两种捕获算法,对两种算法的算法流程进行了详细的分析,并利用matlab对算法进行仿真实现,成功解算出G...     

一种改进的高动态扩频信号捕获方法

针对传统方法对高动态大多普勒信号捕获存在的困难,本文提出的基于FFT的捕获方法,充分考虑了高动态性的影响,改进了接收信号模型,引入了多普勒频率变化率。算法将传统的二维搜索化为了先捕获多普勒频偏及频率变化率,再捕获伪码延时的二步搜索。频偏估计方面分析了匹配傅里叶变换法和延时自相关FFT估计法,码相位估计方面分析了伪码循环相关捕获法,并对两个阶段各个方案的复杂度、抗噪声性能进行了分析和改进,降低了算法复杂度、提高了抗噪声性能,最后用MATLAB仿真验证了方法的正确性和有效性。     

基于GPS同步技术的电力动态监测系统的设计

设计了一种基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置,用于广域测量系统(WAMS),实现对电力系统关键相量的实时监控。采用基于GPS同步时钟和数字信号处理器(DSP)实现的PMU利用DSP的输入捕获功能,在进行捕获GPS的PPS信号的方法的同时,也对捕获采样信号的频率进行跟踪。采用过零点采样与傅里叶算法相结合,进行信号采样和数据的处理,避免了因频率变化而引起数据误差,提高了PMU的采集精度及抗干扰性。     

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。     

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.     

信息融合技术在INS/GPS/DVS组合导航系统中的应用

本文探讨了INS/GPS/DVS组合导航系统中的信息融合技术问题,介绍了联邦滤波算法的基本思想,根据INS、GPS、DVS的导航特点建立了较完整的状态方程,并以INS/GPS及INS/DVS组合分别构成组合导航系统的子滤波器,建立了相应的量测方程;阐述了主滤波器的最优估计融合算法,并给出了该算法与集中滤波算法等效的条件;最后采用无反馈的模式对组合导航系统中的联邦滤波算法进行了计算机仿真与分析.结果表明,联邦滤波算法可以充分利用各导航传感器的信息,并在减少计算量的前提下有效地提高导航系统的精度,具有较大的工程应用价值.     

GPS／Galileo双模捕获引擎的VLSI实现

随着卫星导航进入多星座时代,兼容GPS和Galileo的双模接收机成为目前卫星导航接收机设计的热点。捕获是卫星导航接收机基带信号处理的关键部分之一。本文通过对两种信号捕获算法的分析,提出了一种可以兼容GPS和Galileo信号的捕获引擎的VLSI结构。该结构兼顾了GPS和Galileo的信号特点,可以对GPS信号进行时域并行搜索和对Galileo信号进行时域部分并行搜索。最后给出了该结构各个组成单元的设计方法,在Altera公司的EP2S180FPGA器件上验证通过,并在0．18μm的CMOS工艺下综合,电路规模是3514231平方微米。     

直扩通信伪码同步捕获方法的改进

伪码同步捕获是实现直扩通信系统有效传输的关键问题,本文针对在直扩通信中伪码同步捕获速度过快会导致虚警概率增大的问题,研究了伪码捕获的原理,提出了串并混合的捕获方法,并针对此方法的硬件实现,提出了增加辅助电路的方法进行改进伪码同步捕获电路,从而使伪码同步捕获在不改变判别门限的前提下,有效的降低虚警概率,提高了捕获性能.方案仿真结果表明,此方法能够缩短捕获时间,有效降低虚警概率.     

一种单频GPS反演误差改正方法研究

为了将单频GPS直接应用于土地调查（亚米级精度）等业务领域,用码／载波相位扩散技术减少电离层误差和反演卫星轨道误差方法来改善单频GPS的定位精度。本文详细讨论了影响GPS定位精度的电离层延迟和卫星轨道误差的特性,基于码／载波相位扩散技术,提出利用已知点的位置信息和观测值来反演卫星轨道误差的方法,从而提高GPS后续历元的定位精度。实验结果表明,该算法能明显提高单频GPS的定位精度,降低GPS调查系统成本,有效提高系统的灵活性。     

一种基于OpenMP和MPI的非序贯蒙塔卡罗暂态稳定评估的动态混合并行化方法

为了提高暂态稳定性分析中非序贯蒙塔卡罗串行算法的计算效率,提出并实现了一种基于OpenMP和MPI的风险评估混合动态并行算法。利用动态规划规则将蒙塔卡罗抽样样本点以MPI方法分配给计算机集群上的多个PC进程,再在各进程内采用多线程的并行计算模式对系统故障的分析处理的循环部分进行OpenMP并行分解。大量实验模型的测试和数据分析表明,在保证准确度的前提下,算法取得了理想的并行效率,普通集群最高达到了3.28倍的加速比,混合集群最高达到了5.06倍的加速比。