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。     

基于MDBZP 的C/A码信号高灵敏捕获算法

卫星信号的捕获是GPS接收机信号处理的首要任务。针对在微弱信号的情况下传统捕获方法不能很好地捕获到卫星信号的问题,提出一种改进的二倍分组块补零( MDBZP)方法为高灵敏度GPS接收机提供理论依据。该方法将连续相干积分分解成普通循环相关和随后的傅里叶变换来产生不同的多普勒频移搜索,并针对连续积分跨越多个导航电文数据位的情况给出解决方案,同时考虑了多普勒效应对码长造成的影响。仿真结果表明,此方法对低至15 dB-Hz的微弱信号C/A码信号仍有较好的捕获能力。最后给出了不同载噪比情况下所对应的检测信噪比。     

高灵敏度GPS信号快速捕获新方法

研究了弱信号条件下GPS软件接收机的C/A码的快速捕获问题。提出了一种高灵敏度快速捕获新算法,该方法首先采用平均相关技术降低C/A码的自相关损耗,基于载频误差补偿技术减小C/A码累积误差;然后利用叠加相关方法降低相干累积运算的复杂度,通过循环移位减小频率步进搜索的时间消耗。实验结果表明,该算法能够实现微弱GPS信号捕获,且运算量适中,捕获概率较高。     

基于AF和UKF联合估计技术的高动态GPS信号捕获方法研究

分析了高动态环境给接收GPS信号带来的问题,研究了一种适应高动态环境GPS信号快速捕获方法.该方法基于模糊函数(AF)和Unscented卡尔曼滤波(UKF)的联合估计技术对GPS信号的伪码延时和多普勒频率进行估计.仿真比较了UKF和AF联合估计方法与MLE方法的估计性能,仿真结果表明该方法在保证跟踪精度的前提下提高了GPS信号的捕获速度.     

GPS伪随机序列的构成与应用分析

文章分析了全球定位系统(GPS)信号中3个频段上民用伪随机码的基本特征,包括码的生成结构、调制方式、数据构成和信号能量;结合L1上粗捕获(C/A)码的特征,讨论了GPS现代化信号(L2和L5)上民用伪随机码的改进,重点分析了数据通道和无数据通道的优势和区别以及L5上Neumann-Hoffman (NH)码的作用,定性分析了新型的伪随机码的组成和调制方式对GPS信号捕获和抗干扰性能的影响.     

基于MDBZP 的C/A码信号高灵敏捕获算法

卫星信号的捕获是GPS接收机信号处理的首要任务。针对在微弱信号的情况下传统捕获方法不能很好地捕获到卫星信号的问题,提出一种改进的二倍分组块补零（MDBZP）方法为高灵敏度GPS接收机提供理论依据。该方法将连续相干积分分解成普通循环相关和随后的傅里叶变换来产生不同的多普勒频移搜索,并针对连续积分跨越多个导航电文数据位的情况给出解决方案,同时考虑了多普勒效应对码长造成的影响。仿真结果表明,此方法对低至15dB-Hz的微弱信号C/A码信号仍有较好的捕获能力。最后给出了不同载噪比情况下所对应的检测信噪比。     

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.     

GPS接收机捕获算法的研究

信号捕获是全球定位系统(global positioning syetem,GPS)接收机的关键技术,本文对GPS中的串行、匹配滤波和并行伪码相位三种捕获算法进行了理论分析,同时针对捕获算法的捕获时间、捕获运算量、占用资源以及捕获结果进行了对比分析和仿真验证。仿真分析表明:三种捕获算法均能有效捕获GPS信号,它们各有优缺点但并行伪码相位捕获方案更适合大规模推广,使用价值高。     

GPS信号C/A码生成算法设计及仿真实现

全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是一种基于卫星的定位系统,向全球范围内的用户全天候提供高精度的导航、定位和授时服务.GPS系统的测距码可以分为粗码(C/A码)和精码(P码),其中C/A码用于民用导航.本文在深入研究C/A码信号生成原理的基础上,利用Matlab对C/A码信号的实现方式进行了仿真实现和分析.仿真结果进一步证实了该方法的正确性和可行性.这对在仿真平台上进一步研究真实环境下的GPS信号,使其能捕获跟踪复杂环境下的卫星信号,改进卫星接收部分的性能有着十分重要的实际意义.     

基于FFT的微弱GPS信号捕获算法

提出了一种新的基于FFT的微弱GPS信号快速捕获算法,通过块叠加运算和FFT结果的循环移位,改进了传统的FFT捕获方式,大大降低捕获的计算量,缩短微弱信号长时间积分的捕获时间.分析了算法的理论模型,并利用真实信号在Matlab平台上对算法进行仿真实现.仿真结果表明,在积分时间不超过150ms的情况下,该算法能成功捕获信号强度低于-150dBm的微弱GPS信号.     

一种基于P码的频域直接捕获算法的研究

GPS(Global Positioning System)系统采用典型的CDMA(Code Division Mutiple Access)体制,目前扩频PRN码主要是用于标准定位服务的C/A码和用于精确定位服务的P码.P码信号具有很强的抗干扰和保密能力,而P码的捕获通常是利用C/A码来完成的,因此,实现P码的直接捕获对我国未来发展自己的卫星定位系统具有重要意义.本文从研究信号直接捕获算法角度出发,提出了一种新的P码快速直接捕获算法,并通过仿真实验验证了算法的有效性.仿真结果表明,该算法有效地提高了捕获效率.     

一种可克服非相干数据影响的直扩信号捕获算法

本文提出了一种可克服非相干数据调制影响的直扩信号捕获算法.该算法首先通过延迟共轭相乘克服数据位跳变影响,并通过快速傅立叶变换(FFT)计算圆周相关获得接收信号伪码相位的快速预测;然后使用捕获到的伪码相位对接收信号进行解扩,并利用FFT频谱分析完成接收信号载波多普勒频率的捕获.理论分析及仿真均表明,与已有的算法相比,本文提出的算法对数据位跳变时刻不敏感,捕获时间短,适用于非相干数据位调制直扩信号的快速捕获.     

具有空时二维分辨能力的多径干扰抑制算法

针对全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）中的多径干扰抑制问题,本文提出了一种有效的算法,该算法首先对接收到的数据进行捕获,以获得各卫星信号的参数粗估结果,接着利用WRELAX（Weighted RELAXation）技术,在空时二维空间中逐一估计出直达卫星信号和多径干扰的来向、码时延和幅度信息;并根据所估计到的参数来区分多径干扰和直达信号;此外,本文在进行二维参数估计时,根据捕获到的码时延的信息,限定码时延的搜索范围的方法显著降低了算法运算量.由于空时二维处理能够同时从空域和时域区分直达卫星信号和多径干扰,因此能够更好地实现多径干扰抑制.最后,通过仿真实验验证了本文算法较之传统多径干扰抑制算法的优越性.     

微弱扩频信号捕获的积分时间延拓技术

相对于普通扩频接收机,微弱扩频信号捕获需要更长的积分时间以获得处理增益。然而,伪码多普勒频偏导致能量不能在一个码相位上持续积累,限制了积分时间的进一步增加。为此,提出了一种扩频信号捕获时间延拓技术,增加了扩展积分单元,通过对扩展积分结果进行路径搜索,从而有效地减少了码多普勒引起的相位滑动对相关运算积分时间的限制。仿真和实测结果表明所提技术突破了传统全球导航卫星系统( GNSS)捕获算法的积分时间上限,提高了系统灵敏度。针对带内信噪比低于-50 dB的GPS L1 P码捕获,给定硬件资源约束和5 kHz多普勒范围,算法的捕获概率优于传统算法约3 dB。     

DS-UWB系统中利用辅助序列的MAX/TC准则同步算法研究

DS-UWB系统是否能够获得快速可靠的信号同步是系统设计的一项重要指标。该文在最大值选择/过门限(MAXimum selection/Threshold Comparison,MAX/TC)准则DS-UWB系统同步捕获算法的基础上,提出一种采用辅助序列的MAX/TC准则改进型同步捕获算法,算法利用辅助序列信息判断本地伪随机序列发生器相位更新方向,能够较大程度降低系统伪随机序列同步捕获时间;通过对改进算法进行较为详细的理论分析,并且在超宽带室内信道环境中进行仿真实验,结果表明,采用该文算法可以在保证系统同步捕获性能的同时有效缩短平均同步捕获时间。     

时移短时相关法在DSSS码捕获系统中的应用

该文提出了将时移短时相关法应用于直接序列扩频(Direct Sequence Spectrum Spreading,DSSS)码捕获系统中。首先分析了码频频偏对捕获性能的影响,在折中考虑算法复杂度及捕获性能的基础上,提出了应用时移短时相关法进行码频频偏补偿,给出了捕获系统的实现方案;分析并比较了应用时移短时相关法前后捕获系统的检测概率,结果表明,应用时移短时相关法可大大提高捕获系统的检测概率。该文对高动态低信噪比条件下进行码捕获有重要的意义。     

微弱北斗信号捕获算法优化

恶劣环境中北斗卫星信号强度往往低于-133dBW,单周期捕获算法积分时间较短无法完成捕获,传统多周期捕获算法受二次编码和数据位翻转的影响易造成相关损失,限制积分时间的增长。半比特捕获方法虽能避免导航信息带来的位翻转,但是不能克服二次编码引入的位翻转;补零方法能够克服所有位翻转,但是不能实现长时间积分;树形算法通过尝试一定长度码片的所有可能符号组合,虽然能够有效延长积分时间,但随着码片数量的增加计算量呈指数上涨。针对北斗卫星信号中相干积分的时间受二次编码符号组合的限制问题,提出一种新的串并结合的算法,首先在一个周期的主码上进行串行搜索得到主码相位,而后在整周期二次编码上并行搜索确定二次编码的相位和多普勒频偏,达到延长相干积分时间实现微弱北斗信号捕获的目的,仿真证明在设定捕获阈值4dB时算法仍能够捕获-150dBm的信号。     

一种改进的DSSS系统的码捕获技术

针对低信噪比条件下直接序列扩频(DSSS)系统的码捕获问题,提出了差分非相干累加的PN码捕获技术。研究了差分相干与差分非相干码捕获技术的工作性能,仿真结果表明,差分非相干码捕获技术具有更强的抗载波频偏能力。在此基础上,克服调制数据对码捕获的影响,提出了一种改进的差分非相干码捕获技术,即差分非相干累加的码捕获技术。仿真研究证明了差分非相干累加码捕获技术比差分非相干码捕获技术有4 dB的改善,其更能适应低信噪比条件工作。     

最佳屏蔽二进制序列偶在GPS系统的应用

在GPS通信系统的弱信号状态下,相关噪声的效应对系统的影响重大。利用最佳屏蔽二进序列偶(PPB-SP)良好的循环自相关特性和低相关噪声特性,把它引入到GPS系统中,代替原来的C/A码作为扩频伪码,建立一个GPS信号发生和信号捕获系统。对最佳屏蔽二进序列偶进行仿真分析,仿真结果表明,在使用最佳屏蔽二进序列偶的GPS系统中,有着良好的相关噪声和检测概率。     

基于PSWF的非正弦时域正交调制信号的同步方法

该文针对基于PSWF的非正弦时域正交调制信号同步困难的问题,通过分析调制信号的脉冲序列特征,提出了一种基于辅助序列的同步方法。采用Barker码调制0阶基带时限PSWF脉冲设计具有单峰值特性的辅助序列。同步捕获时,先采用滑动相关捕获法将同步大致位置快速定位于一个小的搜索区间,再采用MAX/TC算法在这个小的搜索区间内进行准确捕获并验证正确性。理论推导了AWGN条件下的同步捕获性能,仿真结果表明,该同步方法可行,且在低信噪比条件下具有较好的捕获概率。