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。     

一种基于FFT的弱信号快速捕获算法

为提高弱信号环境下导航信号的捕获灵敏度,可通过增加相干积分时间和非相干累加次数提高处理增益。针对传统高灵敏度捕获算法运算量大、非相干累加带来平方损耗等问题,提出了一种基于FFT的弱信号快速捕获算法,首先对输入信号按伪码长度进行块叠加之后再做FFT循环相关运算来降低相干计算量;其次,采用差分相干累加算法消除传统算法的平方损耗;最后,对捕获的载波频率进行了精化处理以防止后续跟踪失锁,提高了载波频率分辨率。仿真结果表明,改进算法较传统算法在弱信号捕获性能上具有更快的捕获速度,并且在捕获精度相同情况下,提高了弱信号的捕获能力。     

基于FFT和相干累积的DS/FH测控信号捕获算法

对于某种相干跳频和直接序列扩频结合的抗干扰测控信号,捕获时存在码相位快速搜索和大时差大多普勒条件下相干累积的问题。本文采用基于FFT并行相关的分段码相关算法,实现积分时长为单个跳频段的快速码相位滑动相关;采用相位补偿算法,补偿各个跳频段间因时间差、跳频频率和多普勒导致的相位差,实现了较大多普勒频偏条件下跳频段之间的相干累加。分析了相位补偿算法的累积损耗和时间复杂度,仿真试验证实了检测性能。与非相干累加相比,本算法消除了大时差大多普勒条件对信号长时间相干累积的影响,在某信号体制下检测性能提升9dB左右,代价是算法复杂度随捕获时间分辨率的增加而线性增加。     

基于相干累积的跳频扩频信号的捕获方法

为解决高动态低信噪比环境下信号捕获质量差、通信性能弱的问题,提出了一种基于相干累积的跳频扩频信号的捕获算法.该算法首先对中频信号的2倍重采样信号做快速傅里叶变换(FFT);然后与PN码的FFT的共轭相乘,再做快速傅里叶逆变换(IFFT)完成一次相关,最后对多路相关的结果按照行存列取的方式做FFT,进行相干累积,并通过峰均比来判断是否捕获成功.相较于时域相关运算,频域相关运算在码相位上,只需经过2次FFT与1次IFFT运算,算法复杂度低.由于高斯白噪声的特性,相干累积能实现对信号能量的累积,而不累积噪声能量,可实现对微弱信号的捕获.实验结果表明,该算法在信噪比为-21 dB的情况下,可实现对6000 m/s高动态下3.8 GHz频段附近的信号的捕获,具有较高运算效率和灵敏度.     

基于PMF-FFT的北斗B1I弱信号捕获算法研究

北斗B1频点信号中,由于NH码调制的影响,使得相干积分时间限制在1 ms,因此,在弱信号条件下,使用传统的捕获方法将无法捕获到卫星信号.针对B1I信号特点,提出了弱信号的捕获算法,该算法以PMF-FFT为单元,采用改进的相干积分的算法并结合差分相干积分算法捕获北斗信号,改进的相干积分算法可以克服NH码调制的影响,而差分相干积分相对于非相干积分算法可以降低平方损耗.仿真实验结果表明,当取改进相干积分次数为10,差分相干积分次数为3时,该算法能够成功捕获信噪比为-37 dB左右的微弱信号.     

微弱GPS信号的翻转位预测捕获算法

微弱全球定位系统(GPS)卫星信号的捕获需要较长的积分时间,但受导航数据位翻转的影响,一般采用10ms的相干积分。为进一步提高捕获灵敏度,提出了一种数据位翻转预估算法,该算法通过对多组信号积分结果的对比估算出翻转位的位置,舍弃存在位翻转的5ms数据从而消除其影响,并对其余数据进行15ms的分块相干积分。同时,为降低分块相干积分中非相干积分的平方损耗,采用差分相干积分对其进行改进,并在运算过程中采用“先累加后相关”的方式,在进一步提高捕获灵敏度的同时降低运算复杂度。仿真结果表明,该算法能高效地捕获到信噪比低至-50dB的信号,可有效地提高GPS接收机的捕获灵敏度和捕获效率。     

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。     

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。     

GPS检测算法性能和仿真研究

弱信号检测算法是高灵敏度GPS定位的核心,对低信噪比环境下的相关累加结合非相关累加、圆周相关累加以及差分相关累加捕获算法进行了理论分析,对信号捕获流程进行了讨论,重点对算法捕获性能进行了仿真。根据理论分析和仿真结果可以看出,所讨论的几种算法都能够在一定程度上提高接收机的捕获灵敏度,差分相关累加捕获算法更适合检测低信噪比环境下的GPS信号。     

基于小波处理的高灵敏度GPS信号捕获方法

针对传统全球定位系统（GPS）弱信号高灵敏度捕获算法运算效率低的问题,提出了一种经过小波滤波预处理的同步数据块累加捕获方法。通过对采样的中频信号进行小波滤波预处理,根据有用信号与噪声在小波变换时所具有的不同特性来提高信噪比,同时降低基带处理的数据量;采用经过频率补偿后的同步数据块累加方法,减小多普勒频移搜索空间,提高运算效率,并能显著提高信噪比。仿真结果表明,与传统的高灵敏度捕获方法相比,该方法在捕获同样指标的微弱信号时,可以有效缩短捕获时间,改善微弱信号的捕获性能。     

GPS软件接收机信号的快速捕获与跟踪

根据GPS软件接收机对数据块进行信号处理的工作方式,研究基于快速傅里叶变换的循环相关法伪码快速捕获与跟踪技术。基于实测GPS中频数据,采用循环相关法在频域计算输入信号与本地信号的相关值,由相位关系得到精细载频。仿真结果表明,该技术能减少运算量,缩短捕获时间。得到的载频能满足跟踪环对频率分辨率的要求。对跟踪结果进行子帧匹配和奇偶校验后,可以获得导航电文信     

基于批处理的改进FFT微弱信号捕获算法及其实现研究

为了解决GPS微弱信号的快速捕获问题,在基于FFT捕获方法的基础上,改进过去的相干积分或非相干积分,提出了一种新的改进微弱信号捕获算法,采用批处理方式提高捕获增益,并运用多普勒补偿,提高信号累加时间容限,进一步提高信号捕获灵敏度。大量仿真测试表明,该方法较传统的FFT算法,捕获概率大为提高,最后在FPGA上对该方案进行了具体实现。     

GPS软件接收机捕获跟踪算法研究与仿真

本文对GPSL1软件接收机的捕获跟踪算法进行了研究。GPS信号的捕获分别采用时域滑动相关捕获方法和频域快速捕获算法，通过分析比较认为频域快速捕获算法计算量大为减少；在GPS信号跟踪中，采用非相干延迟锁定环（DLL），锁相环（PLL）实现对GPS信号的跟踪。     

OFDM中基于导频的自适应符号同步算法

提出了一种在OFDM（正交频分复用）系统中基于导频符号的自适应符号同步新算法,该算法利用FFT的特性,采用频域同步的方法对符号定时和载波相位偏差进行联合估计;算法计算量小,导频的占有资源少,并且同步捕获速度、精度高低可以灵活地进行调节。仿真结果表明,提出的算法能够简单而有效地获取符号同步,自适应性强,即使在多径衰落信道中,也能获得较好的性能。     

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。     

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。