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。     

GPS卫星捕捉及跟踪算法研究

为了能完成卫星定位,需要对卫星信号进行捕获、追踪。文中针对带有C/A码的L1频段的GPS信号进行定位研究,捕获能从接收的信号中粗略地估算出可见卫星的信号参数,用于帮助接收机初始化跟踪环路,并开始跟踪信号。码跟踪和载波跟踪模块则将这些参数细化,跟踪后即可解调出导航数据。仿真结果表明,算法可准确快速地从32颗卫星中捕捉和跟踪预定的卫星信号。     

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。     

自主导航用户机高精度守时电路的设计

提出了一种基于低功耗CPLD高精度守时电路的设计方案,其应用到自主导航用户机高精度码捕获过程中.守时电路采用高精度的频标与实时守时模块相结合,导航电文中的时间信息可以随时对守时电路进行调整和设置.守时电路的实时守时模块基于VerilogHDL描述,采用模块化、同步化设计;实验表明实时守时模块结合高精度频标能使守时电路保持高精度计时,两个月的偏移量小于1s,合乎导航用户机高精度守时需要.     

GPS软件接收机算法研究

为了能快速、准确地提取导航数据,对GPS软件接收机的捕获和跟踪算法进行研究。捕获算法采用基于FFT的频域快速捕获算法,在跟踪环路中,载波跟踪算法采用锁相环(PLL),码跟踪算法采用非相干延迟锁相环(DLL),成功实现了对GPS信号的快速准确跟踪,这一处理算法性能优越,易于在PC机上软件实现。     

大频偏条件下PN码捕获改进算法

针对大频偏条件下PN码捕获的问题,提出了一种改进的PN码捕获算法,即基于谱线插值的联合码捕获算法.首先对现有的码捕获技术进行了分析,然后在部分相关值作FFT的码捕获算法的基础上,提出了基于谱线插值的联合码捕获算法.算法的核心思想是对部分相关值作FFT处理,并利用插值公式计算出载波频偏的精确估计值,使得后续的载波跟踪环更有利于载波跟踪.介绍了新的码捕获系统的工作原理,推导了载波频偏估计的插值公式,并将非相干累加技术应用于码捕获系统,从而提高了低信噪比条件下载波频偏估计的精度.最后,通过仿真证明了此算法对现有GPS接收机性能有5dB的改善.     

高动态下GPS信号的捕获和跟踪技术研究

为检测高动态GPS信号,需要设计码环及载波环的捕获和跟踪数字系统。如何快速捕获信号,并进行精确跟踪,是问题的关键。针对高动态环境下GPS信号的捕获和跟踪问题,分析了高动态环境对GPS信号的影响,提出了FFT码快速捕获算法,以及二阶FLL与三阶PLL混合载波跟踪方案,并对码环和载波环的结构和参数的设计方法进行了说明。仿真结果和分析表明该方案能在高动态环境下实现信号的快速捕获,且能较好地满足接收机动态性能和跟踪精度的要求。     

基于GPS的星地激光通信捕获对准研究

提出了基于GPS坐标解算实现星地激光通信捕获、跟踪和对准(ATP)初始捕获的方法。星地激光通信信标光跟踪系统通过对地面GPS坐标和卫星坐标的解算,得到地面光学天线的方位角和俯仰角,光学天线根据角度旋转对准信标光,从而将信标光引入粗跟踪CCD的视场。给出了GPS坐标解算算法和信标光方向角度随卫星坐标变化的仿真曲线。用二维电机进行了地面转台的捕获实验,对实验数据进行了捕获精度的分析,结果表明,通过GPS坐标解算能够快速地实现信标光的初始捕获。     

GPS基带信号处理方法综述

全球定位系统(GPS)广泛应用于导航、测量、应急通讯等领域,近年来对GPS卫星基带信号捕获跟踪过程的研究日益深入,为此对捕获和跟踪算法进行系统的总结和对比.根据数字中频信号与本地信号混频后的处理方式将捕获算法主要分为相干捕获、非相干捕获和差分相干捕获等,根据跟踪环路功能将跟踪算法分为载波跟踪和码环路跟踪,分别对捕获和跟踪算法进行对比;归纳近几年捕获和跟踪的改进算法,分析其优缺点.最后展望捕获和跟踪算法的发展趋势.     

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.     

GPS软件接收机跟踪环路设计

GPS软件接收机跟踪环路的设计在环路参数与鉴相器选择上有很大空间。在分析GPS跟踪原理的基础上．对比码环与载波环不同鉴相器的性能,然后在不同环路参数下对跟踪效果进行了仿真比较,最后选择一组鉴相器并设计合适的环路参数,对实际采集的GPS中频信号进行跟踪,跟踪结果验证了设计环路的有效性。     

扩频体制低轨卫星通信信号捕获与跟踪系统设计

针对扩频体制下低轨卫星信号的捕获及跟踪等系统设计实现问题,根据卫星信号模型进行了捕获及跟踪算法设计,重点对基于快速傅里叶变换的快速捕获算法、锁频环、锁相环和码跟踪环路进行了设计,并进行了工程系统实现。试验验证表明,该系统可以实现码分多址体制低轨卫星信号捕获、跟踪处理,工作性能参数满足系统需求。     

CORDIC算法在跟踪环中的应用与FPGA实现

主要介绍了CORDIC算法在跟踪环鉴别器中的应用,包括码跟踪环、锁频环和锁相环鉴别器,并进行了FPGA实现。在设计中,采用统一CORDIC算法优化方法减少硬件开销,用非流水方式在一个CORDIC运算基本单元中实现了码跟踪环、锁频环和锁相环三种鉴别器。同时对CORDIC运算的精度和位宽进行分析,在保证环路功能的情况下尽量减少硬件资源的使用。在Virtex5 lx220上测试使用了该鉴别器的GPS跟踪环,取得了满意的跟踪效果。     

高动态GPS接收机环路跟踪技术研究

为了解决加速度45g、加加速度10g/s的高动态环境下GPS信号的载波跟踪、码跟踪及其精度问题,提出了一种综合考虑动态和精度性能的载波环和码环优化设计方案,探讨了高动态情况下载波环和码环的结构设计及捕获转跟踪技术,分析了FLL/PLL/DLL环路的动态应力、暂态响应和鉴别器特性,总结了实用的控制策略和环路带宽。该方案经自主开发的软件接收机测试验证,可以在达到很高动态特性的同时满足一定的测距精度和定位精度要求。     

抗干扰GPS接收机中角度、频偏和时延的联合估计及跟踪方法

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System ,GNSS）应用广泛，但是卫星信号很小，容易受到干扰。传统的使用功率倒置的方法使用空时级联的方式，只能对所有导航卫星形成一个波束，限制了干扰的抑制性能。本文以GPS为例，提出了一种基于空时联合处理的多天线抗接收机的结构。在捕获阶段，先利用子空间分解求出干扰空间，进行投影后利用GPS信号结构实现角度和小数倍频偏的联合估计，从而分别对每颗卫星做波束形成，提高了干扰抑制能力。在跟踪阶段，在单天线跟踪环路的基础上增加角度跟踪环路，实现同时对角度、频偏、时延的跟踪。与已有的基于空时联合处理的方法相比，本文方法在不降低性能的前提下降低了实现复杂度。数值仿真结果表明，捕获阶段角度估计性能得到了提升，捕获概率增大，抗干扰能力也较传统的功率倒置方法有了大幅提升。      

CORDIC算法在跟踪环中的应用与FPGA实现

主要介绍了坐标旋转数字计算（CORDIC）算法在跟踪环鉴别器中的应用,包括码跟踪环、锁频环和锁相环鉴别器,并进行了FPGA实现。在设计中,采用统一CORDIC算法优化方法减少硬件开销,用非流水方式在一个CORDIC运算基本单元中实现了码跟踪环、锁频环和锁相环三种鉴别器。同时对CORDIC运算的精度和位宽进行分析,在保证环路功能的情况下尽量减少硬件资源的使用。在Virtex5lx220上测试使用了该鉴别器的GPS跟踪环,取得了满意的跟踪效果。     

Demodulation and tracking with dirty templates for UWB impulse radio: algorithms and performance

Major challenges in ultrawideband (UWB) communications include timing acquisition, tracking, and low complexity demodulation. Timing with dirty templates (TDT) is a recently proposed acquisition algorithm with attractive features. Starting with a performance analysis of TDT, this paper goes on to considerably broaden its scope by developing novel tracking loops and detectors by naturally following the TDT operation. Specifically, upper bounds on the mean square error of the blind and data-aided TDT estimators are derived, along with TDT-based demodulators, obviating the need to know the underlying channel and time hopping code. Analytical comparisons reveal that TDT demodulators outperform RAKE with limited number of fingers in the medium-high SNR range. TDT demodulation performance in the presence of timing errors is evaluated and shown to be robust to mistiming. In order to follow timing offset variations, an adaptive loop is also introduced to track the first multipath arrival of each symbol. For a given input disturbance, parameters of the loop are selected to optimize jointly transient and steady state performance. Analytical results are corroborated by simulations.