GNSS接收机中载波和伪码NCO的设计

在介绍可配置载波数控振荡器(NCO)和伪码NCO工作原理的基础上,确定了基本参数并根据参数设计了载波NCO和伪码NCO基本结构,对设计的载波NCO和伪码NCO进行了硬件测试。测试结果表明,该载波NCO和伪码NCO符合设计参数,可直接运用到可配置导航信号处理通道中以满足处理不同导航信号的要求,为下一步研究和开发GNSS接收机打下坚实的基础。     

高动态突发扩频通信中伪码和多普勒频移的快速捕获

在高动态突发扩频通信系统中,要求接收机在很短时间内实现伪码和多普勒频移的快速捕获。目标的高速运动使接收机基带信号中存在较大的多普勒频移。针对伪随机序列相关峰的多普勒频移敏感特性,分析了多普勒频移对伪码捕获和数据解调的影响,提出了采用单通道匹配滤波进行伪码捕获,采用三通道并行相关器搜索多普勒频移的接收机捕获方案。该方案可有效减少硬件资源消耗,同时缩短捕获时间。     

GNSS接收机的消除互相关干扰算法及其实现

研究了强弱信号互相关干扰问题和干扰消除算法及其实现.使用强弱信号分离的通道结构,通过强信号通道对强信号的跟踪结果和弱信号通道对弱信号参数的估计,计算强信号对弱信号造成的互相关干扰;利用多普勒频移和码相位差修正此互相关值;最后,从弱信号通道的相关结果中去除强弱信号的互相关成分,完成消除强信号对弱信号的干扰,提高接收机的灵敏度.该方法容易实现,对简化接收机基带芯片设计具有指导意义.     

GPS系统多普勒频移估算的研究

在GPS导航定位系统中,多普勒频率偏移直接影响接收机性能。为了克服多普勒频率偏移的影响,提高接收机的GPS信号捕获速度,对多普勒频移估计算法进行了研究。推导了导航卫星运行参数的数学模型,给出多普勒频移估算的数学模型,对导航卫星运行参数及多普勒频移特性进行了MATLAB仿真。结果表明,卫星与接收机之间的相对位置对信号的多普勒频移特性有着较强的影响。仿真结果可以为多普勒频移的估计和补偿提供先验信息。     

自适应多普勒频移的二相码信号处理方法

针对二相编码脉冲压缩雷达的信号处理、航天测控系统接收机的解扩需求,在高动态大偏差多普勒频移的场景下,对载波频率搜索捕获的处理方法复杂、计算量较大、实时性较差等问题,本文提出了一种自适应多普勒频移的二相码信号处理方法,在单脉冲的脉内实时提取多普勒频移同相信号及正交信号的波形,并且生成4个片段信号,根据各信号之间固定的时序关系,去除多普勒频移对基带信号的调制,恢复原始基带信号,进而实现脉冲压缩及接收机解扩。MATLAB仿真验证了有效性和可行性。该方法实现简捷、计算量小、实时性好、硬件资源少,对现有相关信号处理领域有一定的指导意义。     

基于采样率变换和循环卷积的GPS信号快速捕获

提出了一种适用于GPS软件接收机的C／A码和多普勒频移的快速捕获算法。该算法结合了采样率变换FFT和时域卷积两种方法,提高了捕获速度和多普勒频移的精度。算法主要思想为对输入信号重新采样,在较低频率下用FFT获得粗略的码相位和多普勒频移,然后改变码相位对原始信号进行时域卷积,根据相关峰得到精确码相位,同理采用改变多普勒频移进行时域卷积,获得精度较高的多普勒频移。通过对GPS中频数据捕获表明该方案的捕获时间大大缩短。     

基于FFT伪码快速捕获方法及其性能分析

针对大频偏下高动态直扩接收机伪码捕获时间长的问题,提出了一种新的捕获方案,即基于FFT算法实现对多普勒频移进行一定程度的补偿,解决了高动态环境下伪码序列的快速捕获问题。实验结果表明,该方法可以很好地实现高动态扩频信号的捕获,并可以有效地节省硬件资源。     

低轨卫星扩频信号分析方法

针对低轨(LEO)卫星高速运动引起的多普勒频移,分析了低轨卫星直扩通信信号的扩频参数侦察技术,提出了基于分段累积相关的伪随机(PN)序列周期估计方法及PN码字、PN码初始相位、多普勒频移三维空间搜索方法。理论推导和实践证明,该方法不需先验知识,可通过FFT实现快速计算,运算复杂度低,可对低轨卫星扩频信号参数进行有效侦测。     

基于FPGA实现PN码快速捕获方案的设计

文章基于离散时间信号处理的分析方法,对多普勒频移影响PN码的性能进行了讨论。详细分析了部分数字相关器与FFT结合的频响特性并进行了系统仿真。在此基础上,提出了对存在较大多普勒频移的长伪随机码系统,采用FPGA实现部分数字相关器与FFT频率校正技术相结合的伪码捕获算法,实现较短时间捕获PN码的方案。     

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。     

高动态条件下伪随机码信号相关函数研究

在扩频接收机中,受发射机和接收机之间的相对运动和时钟频率不稳定等动态因素的影响,接收伪码和本地伪码之间会存在一定的频移。本文推导并验证了频移条件下的伪随机码信号相关函数及其均值公式,在此基础上分析了频移对伪随机码信号相关函数的影响,包括主瓣展宽、峰值移位和损耗等现象。本文的结论为高动态接收机伪码同步技术提供了理论基础。     

伪随机序列调制信号的多普勒频移估计

讨论了伪随机序列调制信息的多普勒频移和延迟的估计问题。隐藏在非透光残骸内的慢速运动目标反射信号含有周期信息。例如,这些信息可能是由人为或自然灾害后幸存人员的呼吸和心跳引起的。非相关与相关噪声都会导致编码序列薄结构出现误差。提出了一种拥有非相干鉴频器的准最优接收机。该接收机拥有两个相位同步的平行通道。主要讨论了该接收机合成过程的工作条件及其特性。这一合成过程建立在改进的非线性滤波过程基础之上。整个合成过程分为两步:第一步假设信号频率无频移且已掌握该信号处理算法的基本结构;第二步,假设该算法结构未改变,利用信号滤波理论设计了移频控制回路中的滤波器。频移与信号延迟的联合估计序列可用作动态卡尔曼滤波器模型。     

GNSS数字下变频设计与分析

针对数字下变频滤波会造成信号相位延迟的特性以及GNSS接收信号存在多普勒频移问题,设计了应用于GNSS信号的数字下变频补偿方法。通过分析输入数字中频信号与滤波器频域特性,得到输入中频信号与滤波后信号之间的相位差。滤波后的信号通过FFT乘以这个相位因子,再进行IFFT恢复原始相位,补偿了传统数字下变频带来的相位延迟和多普勒频移丢失,通过对比分析原始接收数据与数字下变频补偿后的数据的捕获结果证明,软件接收机能够正确捕获GNSS信号码相位和多普勒频移。     

基于改进遗传算法的GPS信号捕获方法

文章针对GPS信号的捕获问题,提出了一种基于改进遗传算法的信号捕获方法。该遗传算法采用了动态参数编码以及个体分布情况自适应确定交叉变异概率,对信号捕获中的多普勒频移和码相位这对参数进行优化。仿真实验结果表明,该算法成功捕获到GPS信号中多普勒频移和码相位,并具有较高的准确度和捕获效率,从而提高了捕获性能。     

基于定向天线的导航信号参数估计方法研究

为了实现非合作导航信号的监测,必须估计非合作导航信号的多普勒频率、伪码速率、伪码周期、信号功率和码序列等多个参数。提出一套非合作导航信号盲检测与参数盲估计方法,利用导航信号循环平稳特性估计信号频率、码速率和信号功率,再根据周期信号自相关方法估计伪码周期,最后使用滑动相关和数据累加方法估计信号码序列。仿真结果验证了提出方法的正确性。     

GPS信号的多普勒频移和时移分析推算

对GPS信号总是采用相干接收和处理，本地信号需要时刻保持与卫星信号之间频率和码相位的严格对准。GPS卫星和用户的运动将使接收信号的频率发生改变，同时也将使信号中的码速率发生改变，从而影响对信号的捕获、跟踪和对伪距的测量，这成为GPS接收机设计者和对抗者关注的焦点之一。文章仔细分析推算了多普勒频移和时移及其变化率，取得了重要数据，并简要分析了对环路的影响。     

一种新的伪码-线性调频复合信号侦察性能分析

针对雷达在现代电子战中所采用的线性调频（LFM）信号形式简单,易被敌方侦察接收机截获,而伪码调相信号对多普勒频移较敏感等问题,提出一种脉间伪码调相脉内线性调频的新的复合调制信号。分析了该信号的复合形式、频域特性,推导了复合信号的模糊函数表达式,最后分析了其距离、速度分辨率、模糊函数特性以及低截获性能。仿真结果表明,该新信号具有图钉型模糊函数和良好的距离及速度分辨率。在高分辨力,抗干扰、低截获方面都显示出独特的优势。     

面向高轨航天器的北斗导航特性分析

利用卫星导航信号实现高轨航天器的自主定轨与导航已成为当前国内外的研究热点,高轨星载导航接收机面临可见卫星数少、接收导航信号微弱、动态性较大等问题。针对以上问题,分析了高轨环境下星载导航接收机获取到的信号功率、可见星数、DOP值及多普勒频移状态。首先建立了北斗星座模型与高轨航天器动力学模型,构建星间测距链路,对高轨卫星的可见性进行了仿真分析,结果表明当星载接收机功率为-177 dBw时,可见星数能达到4颗以上,能满足定轨需求;然后对高轨卫星的定轨精度进行了仿真,DOP值的均值为15.657 8;最后对导航卫星和高轨卫星之间的多普勒频移进行了分析,仿真的多普勒范围为±14kHz。相关研究结果可支撑高轨航天器星载接收机的开发。     

GNSS信号数据/导频扩频码配对优化方法

为了提高载波相位跟踪的稳健性和伪码跟踪精度,现代全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)普遍采用数据/导频并存的信号结构。针对数据/导频信号的互相关性影响码跟踪性能的问题,提出了一种数据/导频扩频码配对优化方法。优化准则是:在一定的超前减滞后间距条件下,单独跟踪导频信号时通道内互相关干扰导致的码跟踪平均误差最小。以全球定位系统(Global Positioning System,GPS)L1C频点信号为例,基于接口控制文件(Interface Control Document,ICD)给出的扩频码族,进行了数据/导频扩频码的配对优化设计,并仿真对比了不同配对方案的码跟踪性能。分析结果表明,优化后的配对方案能有效削弱数据/导频通道内的互相关干扰,提高导航信号的码跟踪性能。     

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.