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.     

基于非相干积分时间调整的微弱GPS信号捕获

研究微弱GPS信号的捕获问题,由于实际接收信号存在多普勒现象,使信号减弱.针对传统方法快速傅立叶变换(FFT)不能有效捕获到GPS微弱信号,导致定位失败,为有效捕获微弱信号,提出了根据非相干积分时间调整的微弱GPS信号捕获算法.算法在FFT并行捕获的基础上,将相干积分的时间加长(批处理),同时对非相干积分做时间频率调整,从而既能提高整体信号强度,又能避免多普勒现象对捕获的影响.仿真结果表明,可以较好地避免多普勒现象引起的C/A码基码摄动,在处理的GPS数据为1 s的情况下,能很好地捕获到信噪比低至16dB-Hz的GPS信号,为设计提供了可靠依据.     

基于批处理与差分相干的GPS信号捕获算法

研究全球导航卫星系统,针对传统方法难以实现微弱GPS信号的精确捕获,影响后续的信号跟踪及导航电文解码等问题,提出了提高信噪比的一种新方法.由于批处理在导航数据位跳变时会存在隐患,而差分相干积分没有积分累加过程,采用基于批处理的手段结合差分相干积分,在传统批处理的流程中加入差分相干积分的处理,使捕获算法融合两者的优点,为高灵敏度GPS接收机的实现提供技术保证.仿真结果表明,方案能够较好地捕获到载噪比低至17dB-Hz的GPS信号.     

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.     

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.     

多通道GPS卫星信号仿真器设计与实现

立足于GPS卫星信号仿真技术,提出了基于DSP+FPGA的多通道GPS卫星信号仿真器硬件设计方案,概略介绍了硬件系统的基本架构,详细给出了基于此上的软件结构和程序流程,最后通过实验验证了该方案的可行性。实验结果表明,该方案设计的GPS仿真器信号逼真度高、可编程性强、使用灵活,并具有一定的动态性能,为GPS接收机的性能检测提供了有益的支持。     

基于FPGA的微弱声呐信号自动检测方法

现有的检测方法相对误差较大,为此,本文研究了基于现场可编程门阵列（FPGA）的微弱声呐信号自动检测方法。首先,自动提取微弱声呐信号特征,运用该方法放大输入信号,以提升对微弱信号的检测准确性;其次,运用滤波器带宽有效消除噪声,快速捕捉关键信号并进行时序分析,通过采集完整信号实现快速检测;最后,当声呐接近目标的滤波输出时,在浅海环境下运用该方法减小检测误差。结果表明,当衰减值为25 d B时,实验组的相对误差为2%,能够准确检测微弱信号,减小检测的误差,实现检测方法的较好应用。     

嵌入式GPS接收机系统的FPGA配置方法研究

给出了嵌入式GPS接收机系统的整体设计,重点研究了系统中FPGA的不同配置方法,提出了利用CPLD和Platform Flash、SPI Flash、Intel NOR Flash实现对FPGA进行不同配置的方法,详细分析了每种配置方法的特点,给出具体的硬件电路设计,并重点研究了利用Intel NOR Flash进行BPI配置的流程以及配置时应注意的问题。这些配置方式在研究的嵌入式GPS接收机系统中得到了成功的应用,而且也适用于其他的类似系统。     

基于星载计算机的GPS精简捕获结构设计

低轨卫星可以采用在星载计算机中增加GPS模块的方式进行GPS定位。卫星系统对资源开销、系统功耗等要求十分苛刻,因此减小GPS模块的逻辑资源开销是十分必要的。本文设计了一种精简的GPS捕获模块,采用FFT和IFFT两种运算时分复用同一个FFT内核的方式优化了系统结构,并在FPGA中进行了实现。实验表明本方法可以显著减小系统逻辑,节省硬件资源,对GPS模块在星载计算机中的集成有重要意义。     

高动态GPS信号的捕获方法及性能

分析了基于分段匹配滤波器（PMF）-FFT实现高动态GPS信号捕获的子相关长度和FFT运算点数对捕获性能的影响,推导出多普勒频移捕获的范围和精度值,针对PMF-FFT捕获的多普勒频移分辨率低的缺点,提出了采用最小二乘法对幅频响应最大峰进行曲线拟合的方法来提高多普勒频率捕获精度的方案,最后对高动态GPS信号的捕获进行了仿真。结果表明：该方法可以很好地实现高动态GPS信号的快速精确捕获,并可以有效地缩短捕获时间和节省硬件资源。     

重叠分段循环相关法在弱GPS信号捕获中的实现

本文基于C++实现的GPS软件接收机,研究一种适用于弱信号条件的GPS信号捕获算法——重叠分段循环相关法。该算法在每次对接收信号与本地信号进行相关的前后,都将数据以部分重叠的方式进行分段处理,并在多次循环中累积相关值,当该值达到预定义的阈值时完成捕获。强弱信号条件下不同算法的捕获结果表明,该算法在保证捕获效果的同时计算量有所减少。最后,在弱信号条件下,对应用了该算法的软件接收机进行了实验验证。     

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.     

多普勒频率补偿算法在GPS信号捕获中的应用

在GPS卫星高速运动和地面GPS接收机的移动中,由于卫星和接收机之间的径向速度引起了载波多普勒频移、C/A码的多普勒频移和数据码的多普勒频移,多普勒频移会对GPS接收机的信号捕获产生影响,使其准确度下降。针对上述情况,在常用的相干积分结合非相干积分的GPS信号捕获方案中引入一种多普勒频率补偿算法,并对此算法进行相应的仿真。结果表明该设计方案是可行的,引入的补偿算法能够有效消除多普勒频移对GPS信号捕获的影响,能够实现对GPS卫星信号的多普勒和码相的准确捕获。     

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.     

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。