微弱GNSS信号捕获技术

微弱GNSS信号捕获技术是实现弱信号GNSS导航的核心技术之一。本文阐述了微弱GNSS信号的捕获原理,分析了弱信号对GNSS接收机捕获的影响,着重介绍了微弱GNSS信号捕获的方法以及AGNSS技术。     

微弱扩频信号捕获的积分时间延拓技术

相对于普通扩频接收机,微弱扩频信号捕获需要更长的积分时间以获得处理增益。然而,伪码多普勒频偏导致能量不能在一个码相位上持续积累,限制了积分时间的进一步增加。为此,提出了一种扩频信号捕获时间延拓技术,增加了扩展积分单元,通过对扩展积分结果进行路径搜索,从而有效地减少了码多普勒引起的相位滑动对相关运算积分时间的限制。仿真和实测结果表明所提技术突破了传统全球导航卫星系统( GNSS)捕获算法的积分时间上限,提高了系统灵敏度。针对带内信噪比低于-50 dB的GPS L1 P码捕获,给定硬件资源约束和5 kHz多普勒范围,算法的捕获概率优于传统算法约3 dB。     

GPS软件接收机中微弱信号捕获算法研究

信号捕获的目的是确定接收机当前所在位置的可见卫星号,进而计算可见卫星的载波频率和伪随机码相位信息.目前随着GPS接收机应用的日益广泛,如何在弱信号环境下实现定位的问题日益突出.普通的GPS接收机不能捕获和跟踪到导航卫星信号,只能设法提高GPS接收机的灵敏度来实现导航和定位.为了解决微弱信号情况下的GPS信号捕获问题,在...     

一种GNSS信号捕获中的比特压缩与重构方法

在全球导航卫星系统(GNSS)双模接收机的信号捕获过程中,采用"多段匹配滤波器(MMF)+快速傅里叶变换(FFT)"的方式实现信号的时频二维搜索,采用非相干累加算法以提高捕获灵敏度,这2种算法在硬件实现中需要占用大量的存储资源。由于现场可编程门阵列(FPGA)芯片的存储资源有限,本文提出了一种比特压缩方法,极大地降低了非相关累加后的随机存取存储器(RAM)资源,比特重构方法对压缩数据做还原处理,保证了数据的精确度。该方法只对强信号的非相干累加结果做压缩,对弱信号结果不做压缩处理。仿真结果表明,该算法在满足0.9的检测概率,0.01的虚警概率下,节省了0.64 Mbit的RAM资源。     

基于小波变换的GPS微弱信号捕获组合算法

针对战场环境下GPS信号易受到敌方压制式干扰而产生严重衰减,提出了一种相干积分、非相干积分和小波降噪相结合的组合算法。该算法先通过相干积分和非相干积分结合的方法提高整体信号强度,避免导航数据位可能发生跳变的特性,然后采用小波降噪技术,克服信号与噪声的频带相互重叠时,滤波效果变差的问题,实现对弱信号的捕获。仿真结果表明,采用20 ms的相干积分时间、5次非相干积分和小波降噪,可以接收比传统方法低5 dB信噪比的微弱GPS信号。这种方法容易实现,预测可靠,具有实际应用价值。     

新的微弱GPS信号快速捕获算法

弱信号环境下快速有效的C/A码捕获算法,在高灵敏度GPS接收机中占据着重要地位,同时也是高灵敏度GPS接收机实用化的关键。通过对捕获信号相关幅值的统计特性分析,从理论上揭示了微弱GPS信号难于捕获的根本原因,并论述了当前主要的数据累积方法的利弊。通过对GPS系统和导航电文格式的分析,将快速相干累积与卫星位置预测相结合提出了新的GPS微弱信号捕获算法。理论分析和仿真结果表明了本算法的可行性,在信噪比SNR为-43dB时可以稳定地捕获GPS信号。使用实际数据测试表明,该算法能明显增加捕获到的卫星数量。     

基于FPGA的微弱信号快速采集处理方法

针对微弱信号的采集慢,处理困难等问题,提出了一种基于FPGA的采集处理方法,以累加平均算法为基础,在FPGA内部编程设计双口RAM缓冲累加控制模块,对采集到的信号做预处理,然后与PCI模块握手通信,完成数据的传输,最终由上位机做数据处理分析。经过实验调试验证,此方法可以有效地采集微弱信号,并对其进行处理分析。为微弱信号的采集处理提供了新的方法。     

弱导航信号捕获技术仿真分析

本文介绍了导航信号的特点及低信噪比条件下的捕获思想和方法,分析了相干积分、非相干积分及二者相结合的原理。对于GNSS信号的搜索捕获采用长时间相干积分算法,会导致频率的搜索范围增加;采用非相干积分算法将增加平方损失：采用相干积分与非相干积分结合的方法提高整体信号强度,避免多普勒现象产生的影响,实现对弱信号的捕获。仿真结果表明,采用20ms的相干积分时间和5次非相干积分,在没有互相关干扰的情况下,可以接收信噪比为一35dB的弱信号。     

基于FPGA高动态GPS快速捕获协处理器设计实现

高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.由于系统的高动态特性,使GPS信号产生较大的载波多普勒频移和伪码多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关捕获,需要很长的捕获时间;采用传统的全匹配滤波器结构,消耗的硬件资源太大.为提高捕获性能,分析了一种改进的折叠匹配滤波器并采用相干累加和非相干累加相结合的快速捕获方法,对GPS信号进行码相位的并行捕获,详细介绍了基于FPGA的具体实现.     

透地无线通信的弱信号捕获算法

基于电流场传播的无线透地通信系统,提高接收机灵敏度的关键之一是在尽可能低的信噪比下实现信号的可靠捕获。本文对传统滑动相关捕获算法进行了改进,提出了一种信号捕获新算法。系统采用高增益直接序列扩频及超宽带脉冲基带调制方式,每个码片都调制为一个近似于高斯微分脉冲的正负双峰波形。接收信号以每个码片16个样点的速率采样量化,时分分接为16路信号,各路都用相同的PN码相关器进行滑动相关解扩,每一时刻取其中某两路信号相关量之差作为判决量。理论分析和仿真结果都显示,和传统的滑动相关捕获算法相比,新方法实现可靠捕获所需信噪比可降低7.2dB。      

Weak GPS Signal Acquisition Method Using Variable Threshold

Coherent integration and non-coherent ac- cumulation have been developed to acquire weak Global position system （GPS） signals. The threshold of acquisi- tion algorithm is fixed, and is determined by the weak- est signal. Strong signals and weak signals always coexist in the physical environment. A new method is presented for weak GPS signal acquisition using variable thresh- old. Through adjusting the thresholds with different non- coherent accumulation times, this method is applicable to all kinds of signals. It has wonderful acquisition efficiency through theory analysis and real signal verification, espe- cially when strong signals and weak signals coexist, it can greatly reduce acquisition time.     

微弱GPS信号捕获算法的研究

GPS件接收机在低信噪比的环境中,普通捕获算法不能实现理想的捕获效果.采用增加相干积分时间、处理相干积分后的数据和改进传统非相干算法的方法,显著提高了信噪比,有效地消除了传统非相干算法中的平方损耗.通过对不同的捕获算法仿真比较得出,改进的算法有更强的信号检测能力,处理增益更高.     

软件GPS接收机弱信号捕获方法

为了提高软件GPS接收机弱信号捕获能力,研究了软件GPS接收机弱信号捕获的方法,分析了非相干积分的损耗和增益,通过非相干积分方法提高接收机灵敏度,对于存在多普勒频移的信号采用频率补偿方法改善非相干积分效果,采用实验方法确定检测门限,达到较好的检测效果。采用平方法测量精确频率,分析了不同条件下平方法的输出增益,仿真实验证明,合理选择数据长度和求和时间可以较大程度地改善频率分辨率。     

微弱振动信号自适应采集系统设计

在许多交通运行机械的振动信号测量中,强噪声和微弱振动信号混叠在正常振动信号中,给振动系统的微弱信号采集与分析造成了困难.针对该问题,设计一种基于TMS320F2812的四通道实时数据采集系统.该系统能够用于强噪声存在下的微弱振动信号采集,能够根据被测信号振幅变化自动调整控制放大器的增益,具有自适应数据测量与处理的功能,因而有较广泛的应用价值.     

四分法和差分相干结合的北斗弱信号捕获算法

针对弱信号条件下传统卫星信号捕获算法无法满足用户需求的问题,在对接收信号进行傅里叶变换的基础上,提出了一种利用四分法估计导航数据比特跳变位和差分相干累加方法相结合的北斗弱信号捕获新算法。与基于FFT的半比特交替和相干累加结合的捕获方法比较可知,该算法数据利用率高,对噪声有良好的抑制效果。仿真结果表明,该算法可实现-38 dB信噪比条件下的北斗弱信号捕获,并可进一步提高软件接收机灵敏度。     

基于共轭差分的弱信号捕获方法性能分析

传统基于包络检波的捕获方法由于平方损耗太大已不适用弱信号条件下的全球导航系统(GNSS)信号捕获。介绍了一种新的检波方法——共轭差分检波来取代传统的包络检波,为弱信号条件下GNSS接收机的捕获设计提供了理论依据。理论分析表明,共轭差分检波在弱信号条件下引入的检波损耗远低于包络检波,并且共轭差分检波通过改善噪声的统计特性提高了后处理增益。通过仿真实验验证了理论分析的正确性。     

直射通道辅助的北斗弱反射信号捕获算法

针对利用北斗卫星信号进行海面非协同探测系统中微弱反射信号的捕获问题,提出了一种利用直射通道辅助反射通道进行信号捕获的算法。在短时匹配滤波器-快速傅里叶变换（STMF-FFT,Short-Term Matched filtering-Fast Fourier Transform）和差分相干积累（SDCI,Simplified Differentially Coherent Integration）的信号捕获算法的基础上加入直射通道辅助信息,缩短搜星时间和频移-码相位二维搜索范围,提高了反射信号捕获灵敏度,缩短了信号捕获时间。仿真结果表明,基于直射通道辅助的北斗弱反射信号捕获算法能够捕获-151.3dBm的弱反射信号,相较无辅助算法,捕获灵敏度提高3.1dB,平均捕获时间缩短39.5s。      

基于分段并行相关的GPS弱信号捕获实现方法

二维搜索捕获算法需要较长的捕获时间,采用基于分段并行相关的捕获方法,能够显著提高接收机的捕获速度。首先介绍了算法的原理,其次详细论述了分段并行相关器的结构。 在此基础上对相干积分时间、非相干积分次数以及捕获门限进行了详细的数学分析和计算机仿真。 最后,比较了选取不同相干积分时间和非相干积分次数条件下,算法的捕获性能。