弱信号下软件GPS接收机全比特捕获算法

针对弱信号分析了 GPS 捕获阶段采用的相干、非相干、差分相干累积算法,提出了全比特捕获算法,并给出完整的捕获实现方案。通过算法仿真实验验证了算法的有效性。结果表明此方案能有效改善捕获性能,提高捕获效率。     

不同相干积分方法对GPS弱信号捕获的影响

无外界辅助的GPS弱信号捕获,需要长的相干积分时间和多的非相干积分次数,还要考虑未知的导航数据位和数据位分界对相干积分的影响。本文针对无外界辅助的GPS弱信号捕获方法,从非相干积分入手,提出了一种新的非相干积分方法,并在此基础上分析了包含新方法在内的4种非相干积分方法在相同捕获条件下的捕获概率情况。这些方法在每步非相干积分操作上使用不同的计算方式来计算非相干积分,能达到节约计算量和存储空间的目的。在相同相干积分时间、非相干积分次数和导航数据位边界下,结合不同载噪比条件的弱信号捕获的蒙特卡罗仿真,给出了4种非相干积分方法的捕获概率的实验验证和对比分析。     

GPS基带信号捕获算法及其仿真研究

针对低信噪比环境下的导航需要,介绍了低信噪比环境下的GPS基带信号捕获算法,对基于循环相关的GPS基带信号捕获算法的信号处理流程以及捕获性能进行了分析.通过特定的硬件装置获得了真实的GPS数据,利用Matlab对该捕获算法进行了计算机仿真研究.根据理论分析和仿真结果可以看出,基于循环相关的GPS基带信号捕获算法能够检测低信噪比环境下的GPS信号,能够提高GPS接收机的检测灵敏度.     

LTE-A系统中主同步信号重叠分段检测算法

针对LTE-A系统中频域快速相关算法计算复杂度高、检测性能不稳定的问题,提出一种主同步信号重叠分段检测算法。通过序列循环操作延长半帧数据尾部,以保证序列的完整性。在此基础上,利用重叠分段操作降低相关复杂度,并根据门限值操作结果判断同步序列是否检测成功。仿真结果表明,该算法的计算复杂度相比频域快速相关算法减少53.85%,且对于不同的分段数,当信噪比为-7 dB时,正确检测率接近1.0,检测性能稳定。     

互相关干扰下微弱GPS信号检测方法

互相关干扰由C/A码相关特性造成,是GPS系统不可避免的问题,已成为制约接收机灵敏度的因素之一。文中提出了一种新的互相关干扰下自相关检测方法——多组数据比较法(Multi-groups data comparison,MDC)。该方法比较多组数据下捕获结果的多普勒频率和码相位,确定自相关峰的多普勒频率与码相位。对比基于均方比(Mean square ratio,MSR)和峰值相差(Peak difference,PD)检测两种方法,该方法在互相关干扰下有效提高弱信号发现概率。仿真结果表明,强信号为-124 dBm时,该方法对-145 dBm弱信号的检测概率为83%。该方法对GPS接收机弱信号捕获研究有实际意义。     

GPS/GLONASS接收机信号捕获及其仿真

随着多星座系统的组建完成,双模接收机已经成为了研究的热点。给出了GPS/GLONASS双模接收机的总体设计方案,重点研究了低信噪比环境下GPS/GLONASS信号捕获,采用基于快速捕获的FFT算法和相关累加结合非相关累加捕获算法分别对GLONASS信号和GPS信号进行检测。利用真实数据对双模接收机的信号捕获算法进行了仿真分析,结果表明双模接收机能够捕获低信噪比环境下的卫星导航信号,提高了接收机的灵敏度。     

弱GPS信号捕获远近场效应研究

针对在室内等弱信号环境下的GPS信号捕获,全面分析造成GPS接收机的远近效应的各种因素,包括GPS信号幅值差异引起的远近场效应、GPS信号中多普勒频移造成的远近场效应、GPS信号中多径造成的远近场效应等。针对不同情况造成的远近场效应,给出相应的改进算法,包括通过去强信号的自适应接收机结构克服强信号对弱信号的干扰;通过部分相关结构减小多普勒频移对相关结果的衰减;通过基于高阶循环统计量的时延估计,累积多径上的弱GPS信号,从而提高对期望GPS信号的捕获性能等。最后通过仿真验证了提出算法的有效性。     

适用于GPS软件接收机的弱信号捕获方法

为了解决全球定位系统(GPS)软件接收机中弱信号捕获存在灵敏度和运算效率低的问题,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)改进的差分相干累积算法。通过对去载波后的中频信号进行块累加处理,解决了相干积分时间的限制;根据FFT频移特性,采用多普勒圆周移位搜索替代频率补偿搜索,减少了FFT运算量;同时采用了不同的下变频,降低了频域分量间的损耗;对相干积分结果进行了差分相干累积,相对于传统的非相干累积,提高了信噪比。实验结果表明,该算法在-39dB的低信噪比环境下仍能捕获到所有微弱信号,具有较高的灵敏度和运算效率。     

微弱GPS信号捕获算法的仿真研究

研究微弱全球定位系统(GPS)信号准确捕获问题.由于环境中存在各种干扰,造成准确性差.GPS信号捕获过程中多个参数需要优化,参数互相关联,要对GPS进行准确定位,必须获取最优参数.传统算法难以获得全局最优参数,导致微弱GPS信号捕获灵敏度低.为了提高微弱GPS信号捕获灵敏度,提出将混沌粒子群算法引入到PS信号捕获过程中参数优化问题求解,以获得全局最优参数.仿真结果表明,混沌粒子群算法提高了微弱GPS信号的捕获灵敏度和信噪比,能很好地解决微弱GPS信号的准确捕获问题.     

基于相干累加北斗弱信号的改进捕获算法

针对北斗弱信号,采用相干累加的方法进行捕获,并在此基础上对其进行改进。与比特跳变估计算法相比,该算法在不剔除比特跳变数据块的基础上,将积分时间延长至20 ms,提高了数据利用率。仿真结果表明,本文的方法能够捕获到信噪比低至-38 d B的北斗弱信号,且具有较高的捕获概率。     

一种用于微弱GPS信号处理的快速捕获方法

微弱GPS信号的捕获处理将使运算量急剧增加,传统的方法难以实现快速捕获以保证信号处理的实时性.针对解决捕获微弱信号问题,根据GPS的C/A码本身的相关特性和计算机基本运算的时间特性,提出了一种改进的快速串行搜索和FFT搜索捕获方法,在同等精度下,大量减少运算量,提高捕获速度,保证了高灵敏度GPS软件接收机的实时性.仿真结果表明,对不同载噪比的GPS中频信号数据应用改进的串行搜索捕获法可以节省时间近40%,满足微弱GPS信号的快速捕获要求,为设计提供了依据.     

一种基于二分法的GPS弱信号快速捕获算法

在高灵敏度卫星导航接收机技术中, 微弱信号捕获算法的捕获效率和运算复杂度是提高接收机灵敏度的关键. 长时间相关积分是提高灵敏度的经典方法, 但由于导航数据比特翻转的限制, 一般积分时长为10ms. 提出逐层分组数据相干积分, 利用二分法估计比特翻转位置, 可将累积时长扩展为19ms, 从而提高捕获效率. 同时根据卷积的线性关系, 利用特定时间的数据累加替代卷积运算, 从而降低相关积分的运算复杂度. 理论分析和仿真结果表明该算法在提高接收机灵敏度的同时, 有效降低了运算量.     

基于FPGA技术的微弱GPS信号捕获实现方法

当GPS信号载噪比低于44dB-Hz时,捕获难度较大,利用FPGA技术来解决软件GPS接收机难于捕获微弱信号的问题是主要目的。首先介绍了中频GPS信号,描述了传统捕获方法的数学模型,接着提出了基于FPGA的微弱信号捕获方法,方法采用傅立叶变换和反变换算法在频域内搜索微弱信号,最后给出设计流程并详细介绍大规模相关器的构建过程。仿真结果表明方法能够成功捕获载噪比低至25dB-Hz的微弱GPS信号;如果将适当的采样率与批处理相结合,可以进一步抑制噪声,达到更好的捕获效果。对FPGA的捕获方法能够有效提高软件GPS接收机捕获微弱信号的能力。     

基于自适应滤波的微弱GPS信号跟踪方法

针对全球定位系统(GPS)传统跟踪算法在接收信号很微弱的条件下跟踪误差大,为保持跟踪精度,提出了一种新的跟踪方法.同时考虑了多普勒频移和码相位偏移量作为观测模型,然后采用自适应卡尔曼滤波算法,有效减轻了系统噪声和观测噪声对信号跟踪的影响;并通过列文伯格-马夸尔特方法,优化迭代过程,进一步提高自适应卡尔曼滤波算法的稳定性和收敛速度.仿真结果显示,利用新的算法对载噪比低至21dB-Hz的微弱GPS信号取得了良好的跟踪精度和极高的灵敏度.     

高动态及微弱信号环境下GPS信号捕获方法

研究优化导航信号精确性问题,由于信号在传输过程中有损耗,传统捕获GPS信号的方法都是采用执行相干积分和非相干积分,但是非相干积分会带来非相干积分损耗,降低了接收机的灵敏度,不利于微弱信号的捕获.为了提高信号捕获精度和概率,提出一种FFT的GPS信号最佳数据组合捕获算法,并给出了算法的理论依据和具体捕获的流程.经仿真证明,算法能提高接收机的灵敏度,并且能有效提高信号的检测概率,表明了新提出算法的有效性.     

XCP系统中微弱信号采集放大电路的设计与实现

根据XCP(投弃式海流剖面测量仪)测量电极和微弱信号的采集与处理技术的设计指标要求以及水下信号的特点,采用基于锁相放大技术的微弱信号采集与放大电路的设计方法,并且在信号幅度被放大的基础上,设计了压频转换电路,将幅度较小、频率较低的电压信号转换为调频信号,使测量到的电极信号便于进行传榆.最后用PSpice电路仿真软件对部分电路进行了仿真分析,结果表明所设计的采集与放大电路对XCP是可行的,可以满足设计要求.     

基于机会蚂蚁群集的多频段融合GPS弱信号跟踪采集

基于蚂蚁群集算法的信号检测与跟踪元数据,构建蚂蚁群集网络架构多时空、高维度的随机过程,使得任意蚂蚁个体根据信号的随机轨迹机会地加入传输路径,以便降低外界干扰和抵消信号失真。基于机会蚂蚁群集网络架构的GPS信号频域表征传播过程,给出多频GPS弱信号体生成和融合过程,并提出一种新的多频段融合GPS弱信号跟踪采集算法。仿真实验结果表明,与未提取GPS弱信号的跟踪采集算法相比,该算法在蚂蚁群集控制实时性、GPS弱信号采集敏感度和跟踪精度上均具有明显优势。     

微弱信号的高精度数据采集系统

针对加速度计输出信号微弱的特点,提出了一种基于TMS320F28335、CPLD以及AD7760的高精度数据采集系统设计．加速度计的输出信号经过信号调理电路后进入24位精度AD7760完成模数转换,DSPTMS320F28335作为主控制器,辅以CPLD完成对AD7760转换数据的读取操作,并将数据通过串口发送到上位机．详细介绍了系统的硬件电路设计,包括信号调理电路以及ADC、CPLD、DSP之间的接口电路设计,并介绍了系统的软件设计．实验结果表明,设计的数据采集系统能够完成微弱信号的数据采集任务．