基于FFT/iFFT的GPS信号捕获算法研究

利用快速傅立叶变换和反变换（FFT/iFFT）在频域实现循环相关是一种GPS C/A码快速捕获的有效方法,其可以将时频二维的联合滑动相关搜索转化为一维频域搜索,实现了伪码的并行搜索,可以有效地缩短GPS信号的捕获时间。同时,针对弱信号捕获提出了相关和非相干累积的方法,并给出了试验结果。     

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FFT的GLONASS中频信号快速捕获算法

为了提高GLONASS中频信号的捕获速度,根据GLONASS信号捕获的特点,引入离散傅里叶变换进行相关运算,实现并行捕获。实验利用实际采集的GLONASS中频数据,将传统的串行捕获算法与基于FFT的快速捕获算法在Matlab上进行了对比。实验结果表明,基于FFT的快速捕获算法大大提高了运算速度,减少了捕获时间,捕获方法也得到改进。     

一种新的基于FFT的高动态扩频信号捕获方法

由于传统的伪码捕获方法对高动态大多普勒信号捕获困难,提出了一种基于FFT的并行搜索多普勒频偏和伪码相位的快速捕获方法.该方法考虑了高动态下多普勒频率的变化率,先通过延时自相关捕获并补偿多普勒频偏及其变化率,再使用FFT伪码循环相关捕获码相位,最后用MATLAB进行了仿真,验证了该方法的正确性和有效性,该方法适用于大多普勒频偏范围和快速捕获要求.     

基于截断非相干累加的长码捕获方法

随着电子对抗的逐渐加剧,卫星信号的扩频体制日益复杂,对接收端的扩频码捕获造成了严峻挑战。提出一种基于截断非相干累加的Y码捕获方法,该方法以W码和P码的特定时序关系为先验知识,通过对Y码信号的截断处理、FFT相关和多段数据的非相干累加,实现低信噪比条件下的Y码信号捕获。仿真结果表明,由于加密W码的干扰,传统捕获方法已无法完成Y码信号的有效捕获,而所提截断非相干累加法仍可实现捕获,具有显著优势。     

一种GPS信号的快速捕获方法

提出了一种全球定位系统(GPS)信号捕获原理,详细介绍了基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)结合非相干累积的GPS信号捕获方法。描述了基于可编程门阵列器件(FPGA)的通过数字正交下变频、本地载波产生、部分匹配滤波、FFT分析、非相干累积和信噪比估计的具体实现过程。以实际GPS信号为例进行仿真,结果表明此方法可以满足高动态低信噪比环境下GPS信号快速捕获需求。     

高动态弱直扩信号的分级捕获算法

针对低信噪比高动态环境下直扩信号经典捕获算法中多普勒频偏估计精度和快速傅里叶变换(FFT)运算量的矛盾,提出了一种基于频偏补偿的两级非相干累加捕获算法。该算法以部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换(PMF-FFT)算法为单元,首先利用第一级频偏粗估值对多普勒频偏进行补偿,然后通过调整第二级PMF-FFT中部分匹配滤波器长度并利用滑动平均窗对残余频偏进行精估。理论分析和仿真结果表明,与经典捕获算法相比,该算法在FFT运算点数相同的条件下,可以有效地提高多普勒频偏估计精度,并且在高动态环境下具有更好的检测性能。     

基于FFT的直扩系统中弱信号捕获方法

针对直扩系统中低信噪比环境下完成对伪码的捕获困难的问题,提出了利用多次相关累加提高接收机灵敏度的方法.并采用多段数据延时方法解决了相关累加过程中跨越数据跳变沿的问题.利用FFT和IFFT代替相关运算减少了运算量.并利用实时判决在高信噪比下省去不必要的操作减少了捕获时间.利用MATLAB仿真证明方法可行,既可在高信噪比下用较少资源完成捕获,又可在低信噪比下完成捕获.     

弱导航信号捕获技术仿真分析

本文介绍了导航信号的特点及低信噪比条件下的捕获思想和方法,分析了相干积分、非相干积分及二者相结合的原理。对于GNSS信号的搜索捕获采用长时间相干积分算法,会导致频率的搜索范围增加;采用非相干积分算法将增加平方损失：采用相干积分与非相干积分结合的方法提高整体信号强度,避免多普勒现象产生的影响,实现对弱信号的捕获。仿真结果表明,采用20ms的相干积分时间和5次非相干积分,在没有互相关干扰的情况下,可以接收信噪比为一35dB的弱信号。     

微弱GPS信号捕获算法的研究

GPS件接收机在低信噪比的环境中,普通捕获算法不能实现理想的捕获效果.采用增加相干积分时间、处理相干积分后的数据和改进传统非相干算法的方法,显著提高了信噪比,有效地消除了传统非相干算法中的平方损耗.通过对不同的捕获算法仿真比较得出,改进的算法有更强的信号检测能力,处理增益更高.     

基于FFT的快速高精度正弦信号频率估计算法

提出了一种新的基于FFT的快速高精度正弦信号频率估计算法。通过分析Jacobsen算法和傅里叶系数插值迭代算法的性能,指出Jacobsen算法计算简单,精度不高;傅里叶系数插值迭代算法精度较高,但需要进行两次迭代,每次迭代均需计算两点的FFT系数,计算量较大。结合这两种算法,文中提出一种改进的高精度算法。该算法采用Jacobsen算法作为迭代初值,仅需进行一次迭代就能达到原迭代算法两次迭代的性能。仿真结果表明该算法在FFT信噪比门限以上全频段估计的均方根误差十分接近克拉美罗下限,具有较强的抗噪性能,且计算量较少,易于实时实现。     

基于FFT的阵列方向图快速计算

分析了等距线阵方向图与傅立叶变换的一致性,用FFT算法进行阵列方向图快速计算。通过严格的数学推导,揭示变换序列与可见空间的关系,讨论了不同单元间距情况下的处理方法。文中结合实例,阐述了FFT算法在阵列方向图计算中的应用技巧,如扫描处理方法、指向分辨精度和边缘数据点估计,并指出用FFT算法计算阵列方向图其运算速度可提高一个数量级以上。     

利用FFT实现基于MP的信号稀疏分解

该文研究基于Matching Pursuit（MP）方法实现的信号稀疏分解算法，通过对信号稀疏分解中使用的过完备原子库结构特性的分析，提出了一种新的信号稀疏分解算法。该算法首先通过利用原子库的结构特性，很好地处理了稀疏分解过程中计算量和存储量之间的关系。在此基础上，把信号稀疏分解中计算量很大的内积运算转换成互相关运算，最后用FFT实现互相关运算，从而大大提高了信号稀疏分解的速度。算法的有效性为实验结果所证实。     

基于FFT的P码直接捕获算法及其FPGA实现

全球卫星定位系统,具有完整的理论体系及广阔的应用前景,研究GPS系统对完善我国卫星导航定位系统有着重要意义。文中主要研究了基于FFT的P码捕获方法,给出了相应的Matlab仿真结果,并最终采用Cyclone III EP3C120F80C8芯片完成了基于FFT的P码直接捕获算法的FPGA实现。     

基于FFT平面相控阵天线方向图快速计算

研究了二维矩形栅格平面相控阵天线方向图快速FFT计算方法,通过严格数学推导过程,揭示了平面阵列方向图与二维FFT之间内在必然联系.借助可见空间的概念,给出 FFT应用详解.结合实例,验证处理方法正确性,并检验计算速度.最后,文中描述了切面方向图处理、扫描角精度分析、方向性系数计算等.     

基于FFT和频谱校正法的信号处理的研究

FFT谱分析只能对有限的离散采样信号进行处理,这就不可避免的存在由于时域截断而产生频谱泄露,使测量精度降低。因此必须采用其他方法进行改进以提高测量精度。本文主要采用能量重心校正法以满足实际应用中对频谱分析精度的要求。仿真结果表明,在非整周期采样的情况下,精度已经有了很大程度的提高,因此在一定程度上足以满足实际应用的要求。     

基于FFT的GPS快捕方法设计和实现

在GPS接收机中扩频信号的捕获是系统的关键技术之一.卫星和接收机的相对运动使GPS信号产生相位延迟和多普勒频移,传统的滑动相关的捕获方法需要很长的捕获实践.通过分析GPS的信号特征,推导出卫星信号和本地信号经过相关累加后成为以多普勒频率变化的正弦信号,证明了运用FFT方法可以快速估计出卫星信号的多普勒频率.同时详细介绍了基于此方法而设计的FPGA硬件方案,提出了一种分时复用的方法使12个通道共用一个FFT捕获硬件,提高了效率节省了面积.通过实验验证了改算法的有效性,缩短了捕获时间.     

基于FFT的ISAR成像快速包络对齐方法

包络对齐是逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像中运动补偿的关键技术之一。现有的互相关法和最小熵法无法兼顾对齐精度和运算效率,不能很好地满足ISAR实时成像的需要。推导证明了两信号时域的圆周相关等于其频谱的共轭相乘,再基于改进的互相关法,提出了一种包络对齐快速算法,利用FFT实现快速圆周互相关运算,并结合插值处理提高包络对齐精度。理论分析和仿真实验都表明,该方法可同时实现较高的对齐精度和运算效率,能够满足ISAR实时成像的要求。     

基于FFT系数的正弦信号频率估计算法

针对基于FFT系数实部的频率插值算法在峰值谱线相位接近于±π/2时频率估计误差较大的问题,提出了一种改进的正弦信号频率估计算法。该算法首先利用FFT系数的实部和虚部序列索引出峰值谱线位置,然后根据峰值谱线的相位,选取实部与虚部序列中幅度较大的序列进行频率插值。仿真结果表明：在信噪比为3 dB、采样点为128的情况下,整个频段上归一化频率估计误差均方根小于0.02,接近Cramer Rao下限,整体性能优于基于FFT系数实部的频率插值算法和Rife算法。改进的算法频率估计精度高,计算量小,易于硬件实现。     

高速并行FFT的FPGA实现

简要介绍了 FFT的分类,对比了其结构特点及实现复杂度,结合项目实现的需求,从中选择了一种适合 FP-GA高速并行实现的算法。在此基础上,推导了20点 FFT的实现方式,并且根据实际需求,可以采用此方法设计多种非基2FFT实现,甚至通过级联可完成大点数 FFT的设计实现,具有模块化、灵活可变的特点。结合 MATLAB仿真对FPGA实现结果进行了对比分析,并以图形化方式显示了对比结果,说明了方法可行、有效。