基于FPGA的快速捕星方法实现

为了解决高动态GPS接收机硬件实现快速捕星的问题,提出了一种基于FPGA的利用多通道码相位进行并行捕获的快速捕星方法.该方法分析了码相位并行捕获算法原理及其实现存在的问题;讨论了接收通道数对捕星时间的影响,提出了扩展GPS接收机的通道数保证所有卫星同步搜索的相关器方法;在FPGA开发平台上,实现了并行32通道共享一路基于码相位并行捕获FFT/IFFT模块的快速捕星方法.测试结果表明:基于FPGA的快速捕星方法可行;冷启动条件下,捕星时间小于0.5s,与传统串行捕获方式相比速度有显著提高;应用于高动态GPS接收机实现了实时定位.     

多径信道下的IR-UWB快速捕获算法

脉冲超宽带(IR-UWB)的传统同步算法捕获时间长,且IR-UWB信道多径情形严重,导致同步捕获十分困难.针对该问题提出了多径信道下一种新的快速捕获算法,利用多径信道特征构造两个本地模板信号分别与接收信号相关,比较其相关输出后,自适应改变模板信号重复相关运算,迅速减小搜索区域;当达到一定迭代次数后,在新的搜索区域上采取串行全搜索方法捕获同步延迟,估计信道多径信息.理论分析和仿真结果表明,相比传统捕获算法,该算法捕获时间大大缩短,能够捕获多径能量,而且可以进行信道估计,便于PRAKE(partial rake)接收.     

一种低复杂度GNSS信号快速捕获算法

为满足全球卫星导航系统(GNSS)接收机中高精度跟踪环路对捕获模块伪码相位搜索精度的需求,提出一种基于数据折叠的正交快速捕获算法．该算法对接收机输入离散采样信号进行压缩处理,将单个伪码周期内的长序列转变为两组较短的序列,并对每组序列与对应处理后的本地伪码序列进行基于FFT的快速相关运算,最终通过两组相关结果确定伪码偏移量．算法降低了快速捕获中所需的FFT点数,在保留伪码相位搜索精度的同时降低了捕获器的实现代价．分析及仿真结果表明,该算法能够在较小的检测概率下降的条件下,极大降低捕获模块的算法复杂度．     

基于频域符号相关的北斗信号捕获新算法

北斗导航信号中NH码会导致北斗导航信号的捕获概率降低和捕获时间的增加。为了实现对导航信号的快速捕获,在不进行码剥离的条件下提出了一种基于PMF-FFT结构的频域符号相关算法。该算法首先对接收到的北斗导航信号进行部分匹配滤波(PMF)和FFT,其次,对各个码相位对应PMF-FFT输出结果进行频域符号相关处理以消除符号跳变的影响,从而实现有符号跳变下,北斗导航信号的快速捕获。仿真结果表明,在相同的虚警概率和检测概率下,文中所提出的算法相对于PMFFFT算法和PMF非相关积分算法分别有1.8 d B和1.5 d B的灵敏度提升。     

数字相关技术实现DS信号快捕

本文提出了利用数字相关技术实现ＰＮ码同步快捕方法。该方法能对不同码型，码长的ＰＮ码新调制的ＢＰＳＫＤＳ信号进行解扩，具有体积小，稳定性好，抗振动性强，易于集成化等特点，适合于信／噪比不很低的突发直扩信号的快速捕获，文章应用《信号检测与估值》理论分析了正交双通道ＰＮ码快速捕获的特性，并设计了具体实现电路模型，从理论上计算了在不同的虚警概率下，检测概率随输入信号／噪比的变化曲线。     

基于现场可编程门阵列的非周期伪码测控同步系统的实现

扩频码周期与信息码周期之比非周期将会导致相邻的信息码对应的扩频码不同,常规的同步方法不再适用,为解决非周期性直扩信号伪码快速捕获和同步的难题,提出了采用每1／4个码元积分,然后取绝对值相加的方法来剥离信息位,进行伪码粗捕和跟踪,每1／2个码元积分进行位同步,最后将位同步信息进行载波跟踪完成整个同步过程的方法该方法运算速度快,对符号位不敏感,能够消除非周期直序列扩频带来的影响现场可编程门阵列（FPGA）实现结果表明：该方法在信噪比大于-20dB条件下,对伪码长度为1023的M序列非周期直序列扩频,能做到可实现无误码同步性能。     

基于伪码与多普勒频率分离的北斗信号捕获算法

北斗B1频点信号采用二次编码结构,而二次编码使用的NH（Neumann-Hoffman）码会发生比特跳变,导致接收机捕获性能降低,对此,提出一种基于伪码与多普勒频率分离的北斗信号捕获算法.该算法将接收信号分为两路,利用延迟差分运算和测距码的双极性分别对两路信号进行处理,消除了NH码比特跳变带来的影响.在此基础上使用匹配滤波器捕获码相位,使用快速傅里叶变换搜索多普勒频移,实现了码相位和多普勒频移的同时捕获.仿真结果表明,提出的算法成功捕获到了NH码跳变的信号,且在相同虚警率下灵敏度相比部分匹配滤波和快速傅里叶变换算法约有1.03 dB的提升.     

补0的TD-AltBOC多信号分量联合捕获方法

针对TD-Alt BOC导频路和数据路码片时分复用,四信号分量码相位相同的特点,提出了补0的TD-Alt BOC多信号分量联合捕获方法。该方法通过将本地复制的TD-Alt BOC信号奇数和偶数码片伪随机码分别补0消除相邻码片数据跳变造成的相关峰损失,将4个信号分量的相关值进行多种相干组合,选取最优的相干组合相关值作为最终的统计判决量,解决了传统的单信号分量捕获方法损失信号能量的问题。从理论上分析了TD-Alt BOC信号码片时分复用对传统FFT捕获方法性能的影响,推导了所提出方法的虚警概率和检测概率表达式。理论和仿真结果表明:所提出的方法比传统FFT方法和GPS L2C CM码单信号分量捕获方法提高捕获灵敏度3~6 dB,降低平均捕获时间5%~35%,当载噪比为38 dB-Hz,虚警概率为0.1%时,检测概率可达80%。     

高动态GPS弱信号多级相干累加捕获

给出一种高动态GPS弱信号捕获算法。对接收到的卫星信号,以1ms为步进做20次数据翻转位估计,确定出单次积分时间为20ms;以单次积分时间内相干损耗小于1dB为标准,确定单次积分中频率和码相位的搜索步进;在第二级累加之前对多普勒频偏和导航数据进行同时补偿,实现多级相干累加捕获。模拟一组卫星信号,利用软件接收机的设计进行仿真验证,结果显示,该方法在信号功率为-180dBW的情况下,捕获所需的累加次数是相干-非相干方法的36.4%,且动态适应能力强。     

UWB通信帧内脉冲时位快速捕获算法的公式推导

针对超宽带(UW B)通信中窄脉冲时位同步的特殊性及其接收脉冲信号的簇特性,根据文献[1]提出的五种基于M arkov链模型的顺序搜索算法所给出的平均捕获时间公式,运用M arkov链理论对给出的各种搜索算法的平均搜索捕获时间的数学公式进行详细的推导,得到正确的平均捕获时间公式,并通过仿真结果验证了比特反转搜索算法所需的平均捕获时间最短。同时对UW B通信特殊的脉冲帧内窄脉冲时位的同步捕获问题进行了阐述。     

高动态单频干扰环境下的FFT直扩捕获方案

在FFT直扩捕获算法的基础上,利用FFT频域分析的优势,增加频域干扰消除单元和频率扫描单元,提高系统的抗单频干扰能力,增加对多普勒频率变化搜索的范围,将传统的频-码二维搜索捕获降低到一维捕获,成倍地缩短了捕获时间,对长周期或无周期伪码捕获有较高的优势,并更适合于高动态有单频干扰环境.最后以GPS系统为例进行了算法仿真验证,其结论对发展我国自己的卫星导航定位系统有着重要的指导意义.     

UWB通信帧内脉冲时位快速捕获算法的公式推导

针对超宽带（UWB）通信中窄脉冲时位同步的特殊性及其接收脉冲信号的簇特性,根据文献[1]提出的五种基于Markov链模型的顺序搜索算法所给出的平均捕获时间公式,运用Markov链理论对给出的各种搜索算法的平均搜索捕获时间的数学公式进行详细的推导,得到正确的平均捕获时间公式,并通过仿真结果验证了比特反转搜索算法所需的平均捕获时间最短.同时对UWB通信特殊的脉冲帧内窄脉冲时位的同步捕获问题进行了阐述.     

基于FFT的扩频信号捕获仿真

针对现有扩频信号捕获方法实时性差、消耗硬件资源多的缺点,提出了一种基于FFT的低信噪比扩频信号快速捕获方法.根据FFT原理,设计了FFT伪码捕获原理框图,并从伪码特性、FFT栅栏效应和信道影响三方面分析了其性能.仿真结果表明:FFT捕获算法在-10 dB的低信噪比下仍具有良好的伪码捕获性能,并具有一定的实时性,可广泛应用于无线定位、遥控遥测和卫星通信等领域.     

基于三次样条插值的GPSC/A码快捕精频算法研究与仿真

提出了基于三次样条插值和缩小多普勒频移步进值相结合快捕精频的新方法。该方法在基于FFT循环相关捕获算法快速粗捕初始码相位和载波频率,以及利用输入信号在短时间内两个不同时刻的相位差的方法得到载波精频的基础上,将三次样条插值和缩小多普勒频移步进值相结合,使捕获得到循环相关峰值更加接近最大值,进一步得到了最终的精细频率值。通过对仿真产生的数据结果进行了分析和验证,结果表明提出的精细频率方法能够使频率精度达到±2Hz,证明了该结合算法的精确性和可行性。     

直扩水声通信机的码同步技术研究

为了降低扩频码同步技术对硬件的依赖,提高水声通信机的性能,对传统直接序列扩频码同步技术进行了一些改进。扩频码同步技术包括码捕获和码跟踪两个阶段,在码捕获阶段,采用双倍补零法扩展接收信号与接收机本地扩频码序列,使两者满足基二快速傅里叶变换运算的要求;在控制逻辑部分采用蓄水池抽样算法来确定范围内载波频偏值的计算顺序,无需按照固定顺序遍历范围内的载波频偏值,从而减少了计算量。在码跟踪阶段,采用了全时间超前-滞后非相干相关同步跟踪回路,采用双Δ值延迟锁相环的设计,扩大了跟踪范围,降低了失锁概率。最后基于DSP平台实现了直接序列扩频水声通信系统,该系统通过了水箱实验环境的测试。     

PMF-FFT的PN码捕获方法分析及仿真

为了解决PN码捕获时间长与资源消耗大的问题,分析了基于PMF-FFT的捕获方法.该方法是使用一组部分相关器结合快速傅立叶变换进行PN码捕获,可以将码相位和多普勒频移的二维搜索变为码相位的一维搜索,从而大大减少了捕获时间.推导了该算法的理论,并在MATLAB平台上实现了PN码捕获的仿真以及性能分析.理论分析和仿真结果表明该方法的平均运算量减少了20%,相关峰值增加7倍以上,可以实现对扩频信号的快速捕获.同时在信噪比低至-15 dB时能较好地完成捕获,该方法具有良好的抗干扰性能.     

一种新的直序扩频系统的PN码快速捕获算法

在相位预估器的相干PN序列快捕算法基础上,将最优化搜索引入PN码快捕算法中,提出了一种基于相位预估和最优搜索的相干PN序列快捕算法(OSIPE),通过建立马尔可夫链模型,推导出平均捕获时间及其方差的解析式。仿真结果表明,该算法能有效提高捕获性能,实用性强。     

GPS精频捕获算法的实现

为了提高GPS软件接收机信号捕获的载波频率分辨率。在基于FFT的快速并行码捕获算法中．利用输入信号在短时间内两个不同时刻的相位差来获取更高的频率分辨率。实验结果表明,该算法在不增加捕获时间的基础上确实提高了载波频率分辨率,捕获快速准确,为后续信号的跟踪环节提供了有利条件。     

数据辅助的超宽带脉冲位置调制同步算法

针对超宽带(UWB)信号的超短脉冲和极低发射功率造成接收机同步十分困难的问题,提出了脉冲位置调制(PPM)下一种有数据辅助的基于“脏模板”定时(TDT)的同步捕获算法.推导了PPM调制下接收信号的表达式,分析了接收信号在相邻符号的互相关函数的特点.分析结果表明,不同于脉冲幅度调制(PAM)的互相关函数,由于PPM调制的非线性,同步参数不能通过对互相关函数求期望获得.构造相邻符号互相关函数的差值函数,借助训练序列来获取类似PAM调制情形下的互相关函数表达式,继而捕获同步.理论分析和仿真结果表明,该算法性能良好,捕获时间短,实现复杂度低     

基于FFT的GPS接收机伪码捕获算法研究

分析了导航GPS接收机扩频接收算法对伪码捕获法的要求．针对最大似然估计串行二维码捕获法在GPS接收算法应用中的缺点,提出基于FFT算法的GPS伪码捕获方案,给出了详细的捕获算法流程,并结合仿真结果对其进行了详尽的分析,该方案对GPS快速码捕获算法的研究提供了新思路．