北斗弱信号跟踪相干积分算法设计

为了提高北斗接收机弱信号跟踪灵敏度,解决北斗信号中NH码跳变和比特跳变频繁限制相干积分时间加长的问题,提出一种基于相干积分的北斗弱信号优化跟踪算法.首先,利用分组比特匹配方法进行位同步/帧同步算法优化,实现全比特相干积分;然后,采用最大似然法对数据比特值进行估计和解码,实现跨比特相干积分;最后,利用卫星导航系统开发平台开展仿真验证,分别实现了20ms和40ms时间的相干积分,结果表明,采用40ms积分后信噪比提升约16dB.所提出算法能够稳定可靠地实现北斗信号位同步和帧同步功能,并快速地剥离NH码,消除数据比特跳变和NH码相位变化的影响,可实现全比特相干积分和跨比特相干积分,有效提高北斗弱信号跟踪灵敏度.     

捕获算法对比研究

弱信号捕获是信号同步的关键技术,随着卫星导航应用范围越来越广,低信噪比下的信号捕获算法已经逐渐成为了捕获技术研究的热点。文中对低信噪比下的弱信号捕获算法进行了模型描述和性能定量分析,主要对相干积分算法、非相干积分算法和差分相干积分算法的处理增益及其对应的检测性能进行了理论分析和仿真比对。仿真结果表明,差分相干积分算法具有良好的处理增益性能,且对数据位跳变不敏感,适用于低信噪比下的信号捕获。     

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。     

北斗B1I信号的捕获算法

北斗B1I信号的捕获是北斗2代接收机的核心模块,它是基于码相位和多普勒频移二维搜索的过程.对于捕获模块,通常采用并行码相位搜索捕获算法来实现对空中可见卫星的捕获.针对信号较弱情况下的卫星捕获,采用了非相干累加与并行码相位搜索捕获相结合的方法.测试结果表明,该捕获算法能够有效快速地实现弱信号的捕获.     

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。     

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.     

半无数据调制信号捕获跟踪算法研究

半无数据调制是指在每个节点发送的信号上都调制有同相和正交两路伪码,同相通道上无数据信息,正交通道上调制数据信息,两通道上的伪随机码相互正交。根据半无数据调制的信号样式,采用联合捕获及联合跟踪算法对信号进行基带处理。在捕获阶段,对单通道捕获与相干联合、非相干联合及差分相干联合等捕获算法在捕获概率及捕获时间方面的性能进行对比,在码跟踪、载波跟踪阶段,通过比较单通道跟踪与联合跟踪算法在不同干扰场景下的跟踪误差协方差,选择最佳的捕获及跟踪算法。仿真结果表明,相干联合捕获算法捕获概率最高且平均捕获时间较短,而码环和载波跟踪环的联合跟踪算法具有较高的跟踪精度及可靠性。     

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。     

一种改进的基于FFT弱信号捕获算法

提出一种基于FFT弱信号的中频信号块累加的差分相干累积算法。新算法利用中频信号块累加在中频信号FFT之前进行累加,减少相干运算量;利用差分相干累积在IFFT之后进行累积,消除平方损耗,解决了传统的基于FFT弱信号捕获时相干积分运算量过大和非相干累加算法引起的平方损耗问题。仿真实验表明该算法完成了对输入信噪比为－39 dB/2 MHz的信号的快速准确捕获,减少相干运算量,消除了平方损耗,提高了信噪比。     

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微弱信号C/A码捕获的最佳路径搜索算法

C/A码的捕获是接收GPS信号最重要的环节.在弱信号的环境下,为了可靠地捕获C/A码、提高接收机的灵敏度,应尽量延长相干累积的时间.但是,由于导航数据比特的跳变,相干累积的时间受到限制.如何减少导航数据跳变沿的影响,延长相干累积的时间,是所有捕获算法的关键问题.在对目前常用的C/A码捕获算法进行研究的基础上,提出了搜索路径的概念,同时以导航数据跳变沿检测为前提,提出了基于最佳路径搜索的捕获算法.该算法采用相干累积的方法,不会引起平方损失.仿真结果表明,累积时间长度80ms,在SNR=-40dB的情况下,最佳路径算法仍具有高达92%的捕获成功率,能显著提高接收机的灵敏度.     

GPS弱信号的半比特差分捕获算法

针对微弱信号情况下,传统的信号捕获方法不能很好地捕获到卫星信号的问题,提出一种半比特差分捕获算法,用于实现对微弱GPS信号的捕获。同时与半比特交替算法进行了比较。通过对一组GPS数据信息的捕获仿真实验,比较捕获效果。结果显示,这种新算法可以捕获到微弱的GPS信号,提高了接收机的灵敏度。     

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。     

北斗B1频点中频信号仿真系统设计

北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,属全球四大卫星导航系统之一,开展对北斗信号调制体制及北斗信号的研究具有重大意义。由于北斗卫星导航系统目前处于建设阶段,无法满足全球导航的实际应用需求,且基带信号处理中需要的动态航迹及弱信号环境下卫星中频信号不易获取。为解决此问题,通过对北斗B1频点信号体制及实现方式进行研究,对中频信号进行建模,进而对北斗B1频点中频信号仿真系统进行设计实现。仿真系统可完成基于设定卫星、航迹、载噪比、仿真时间的中频信号仿真并保存,为北斗基带信号处理提供可重复使用的中频数据。     

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。