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.     

不需辅助信息的室内GPS信号捕获算法

弱GPS信号的捕获要花费大量的时间。减小捕获时间能改善GPS接收机冷热启性能,同时保证送给跟踪程序的捕获结果是准确、可靠、及时的。差分相干的联合检测算法可以不需要辅助数据,在200ms内捕获到-177dBW的GPS信号,且避免了FFT操作。提出一种基于差分相干的自适应门限捕获算法,其接收门限能根据接收卫星信号功率进行自适应调整,且满足系统设定的误捕率。     

GPS接收机数字基带信号处理算法研究

为了优化GPS接收机数字信号基带处理过程,提高伪距测量精度和GPS定位精度,需要从解扩解调的角度,建立相应同步环路的数学模型,分析GPS接收机基带数字信号处理算法.采用循环相关法作为信号捕获方法,采用Costas环作为信号跟踪方法,在MATLAB环境下实现了相应的算法设计、验证与仿真.验证结果表明这种算法能够为软件CPS接收机提供快速捕获及跟踪能力,是一种适用而高效的软件CPS接收机处理算法,对于开发GPS接收机产品以及开展相关领域的研究工作都具有重要的意义.     

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     

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。     

浅谈高灵敏度GPS室内定位技术

室内环境GPS定位与导航技术的研究实质上是低信噪比环境下信号的处理问题,文章对室内环境下导航与定位的关键技术：微弱GPS信号捕获、微弱GPS信号码跟踪、室内环境下位置解算以及辅助GPS定位等进行了详细的介绍,对一些主要的GPS信号捕获算法进行了计算机仿真,对部分关键技术提出了改进方法,并在最后给出了高灵敏度软件接收机的整体设计方案。     

一种基于位跳变检测的微弱卫星信号快速捕获算法

微弱GPS卫星信号的捕获需要长的相干积分时间,同时还要克服导航数据位跳变的影响,传统算法很难同时兼顾捕获的灵敏度和实时性这两个方面。提出了一种基于位跳变检测的微弱信号快速捕获算法,该算法通过比较多组数据的相干积分结果估计出第一个跳变位,并将其余间隔20ms的数据均记为跳变位进行剔除,而对其余数据进行19ms的分块相干积分。仿真结果表明,该算法通过对140ms数据的积分运算能够高效地捕获到信噪比低至－47dB的信号,可有效提高GPS接收机的灵敏度和实时性。     

一种单频GPS软件接收机的设计实现

GPS软件接收机相对于硬件接收机更灵活,在一些特殊应用背景下易于实现更复杂的算法,从而提升了系统的性能.有着不可比拟的优势.文章致力于研究一种基于PC的单频GPS软件接收机.GPS信号下变频和对中频信号的采样模数转换、数据传输由射频前端、数据采集板实现,采样后的数字中频信号在PC中完成捕获、跟踪、导航信息解算,并给出最终定位结果.对数据采集硬件和信号处理算法的具体实现作了详细介绍,并给出了系统测试实采数据的处理结果,结果表明系统工作正常,静态定位精度可以满足要求.     

软件GPS接收机捕获算法的研究

数字信号捕获是软件GPS接收机的重要组成部分,同时也影响软件GPS接收机的工作性能指标。通过对GPS信号结构的分析后,通过对GPS导航信号进行仿真,分别在时域和频域范围对信号搜索捕获进行了算法仿真,根据信号搜索捕获理论结合仿真试验结果,对时域/频域两类处理方法进行了分析和比较,不同捕获方法各有优点,针对不同的情况应采用不同的算法或者对不同的算法进行适当的组合以实现快速捕获的目的。     

高速GPS接收机信号捕获算法研究

针对高速度环境中运行的GPS接收机对信号捕获时间的要求,研究了C/A码快速捕获技术。在传统的FFT并行码捕获方法的基础上提出一种基于数字信号抽取处理的FFT快速码捕获算法。首先应用卫星信号模拟器产生GPS信号,然后利用中频数据采集器采集中频信号,最后对这种快速捕获算法进行仿真实现,并与传统的FFT码捕获算法进行对比分析。仿真结果表明,这种基于抽取处理的FFT码捕获算法具有更快的捕获速度,更适用于高速度环境中工作的GPS接收机。     

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。     

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软件接收机的频域相关捕获算法

GPS软件接收机在移植性、灵活性等方面具有很大的优势。本文从GPS软件接收机的角度讨论了GPS频域相关捕获算法。本文分析了算法的理论模型,并利用Matlab对算法进行仿真实现,成功地解算出GPS信号的码相位偏移和载波多普勒偏移。与传统的滑动相关算法进行了运算量的比较,证明了频域相关捕获算法的优越性。     

GPS软件接收机载波跟踪环路鲁棒滤波算法

在全球定位系统(GPS)软件接收机中,环路滤波器对噪声抖动的抑制作用,是用户精确连续跟踪卫星信号的重要保证.本文用噪声未知但有界的假设,代替了传统方法中噪声统计特性已知的苛刻要求,应用半定规划方法将滤波问题转化为凸优化问题,提出了载波跟踪环路鲁棒滤波算法,获得了包含多普勒频移的置信椭球,解决了复杂多变环境下GPS软件接收机的滤波跟踪问题.应用模拟载波信号和实际卫星信号对该算法进行验证,结果表明该方法能够连续有效跟踪GPS卫星信号,为GPS软件接收机设计环路滤波器提供了新的思路.     

卫星定位信号实时处理实验平台的设计与实现

本文设计了卫星定位信号实时处理实验平台.该平台接收卫星定位信号,经射频电路变换为数字中频信号后分为两路输出：一路与FPGA开发板相接,用于数字卫星定位接收机的研制;另一路通过并行口EPP协议送至主机,用于软件卫星定位接收机的开发.该平台提供了卫星信号处理基础算法库和基础软核库,可有效支持卫星定位接收机的软硬件开发.目前已经基于该实验平台完成了数字GPS接收机原型的设计和软件GPS接收机原型的开发.平台的兼容性很好,只需更换射频电路,即可用于新一代卫星定位接收机的研究开发.应用用效果表明,使用该平台可显著提高开发效率和质量.     

基于Matlab/C的GPS软件接收机跟踪算法

针对GPS软件接收机提出一种跟踪部分的实现算法,该算法包括码跟踪和载波跟踪。在PC上用该算法进行模拟数据的Matlab仿真和真实数据C的实现,在集成ARCA3嵌入式微处理器的GT3000A平台上运行该程序。实验证明,该算法实现C/A码相位和载波频率的精确跟踪,并得到导航数据。     

基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法

针对传统全球定位系统(GPS)接收机在高动态环境下跟踪性能不理想,提出一种基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法。利用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式代替传统单一跟踪环路,通过卡尔曼(Kalman)滤波器对接收机各跟踪通道中频信号进行综合处理。根据多条跟踪通道的伪距和伪距率残差对系统状态参量进行综合估计,并搭建Kalman滤波器的状态方程和量测方程,给出了跟踪环路反馈量,与传统标量跟踪模式下的跟踪性能进行了对比。仿真结果表明,基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法进入稳态时间减小了100 ms,位置误差精度提高了5 m,速度误差精度提高了近3 m/s,在接收机用户快速运动的环境下,能够很好地处理高动态信号。     

一种GPS软件接收机自适应门限快速捕获算法

当前GPS接收机的搜索策略是基于C/A码相位和载波频率的串行搜索．基于二维串行搜索，本文推导了不同累加次数下捕获到信号的概率密度函数和未捕获到信号的概率密度函数，提出一种新颖的自适应门限捕获算法．该算法能根据接收卫星信号功率的不同自动地调整门限，同时保证误捕率恒定．相对于传统的固定门限的捕获算法，该算法捕获速度更快，从而减小了首次定位时间．