新的实现微弱GPS信号快速捕获的改进算法

为了能够在低信噪比下实现微弱信号的快速捕获,必须增加处理增益.要提高增益就要进行累积,而累积易受导航电文翻转和多普勒频偏的影响.为了克服两者的影响,传统的捕获方法通常采用相干加非相干累加的捕获算法,但是非相干累加又引入了平方损耗,并且对频率走动效应补偿有限.随着积分时间长度的加长,数据翻转和多普勒变化的影响会愈加突出,传统的算法已不能满足要求.对此,一种新的弱信号快速捕获算法被提出.该算法采用奇偶相间分别相干累加的方法进行数据补偿和并行多普勒搜索的方法进行多普勒补偿,从而在尽量延长单次相干积分时间的基础上,实现了多次相干积分结果的多次相干累加.最后计算机仿真验证,该方法是有效的和正确的,并且与传统方法相比,同样条件下,改进算法的累加次数是传统算法的1/8,捕获时间缩短了1/4以上.     

基于遗传算法的UWB信号非相干捕获方法

 本文针对动态信噪比环境超宽带（UWB, Ultra WideBand）信号的非相干捕获,提出了一种基于遗传算法的信号捕获方案.以遗传算法结合在线估计接收信噪比,搜索积分窗口长度与定时位置的参数组合,实现系统要求的比特错误概率.该方法解决了传统捕获方案在未知信噪比条件下积分长度无法择优选取以及捕获门限难于设定的问题.仿真结果表明,基于遗传算法的二维参数捕获方法与传统Look and Jump by K steps算法相比有效的提高了未知信噪比条件下的系统捕获性能,拓展了UWB非相干系统的应用范围.     

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。     

基于频域差分的智能电表扩频信号捕获算法

电表信号功耗低、扩频序列较短,因此在低信噪比和多普勒频偏下实现突发信号的精准捕获是接收机设计的重点。针对部分匹配滤波-快速傅里叶变换(PMF-FFT)算法非相干积累后信噪比增益不足的问题,引入了一种基于频域差分非相干的PMF-FFT算法,消除了非相干平方损耗对捕获增益的影响;进一步结合通信环境提出了一种改进频域差分非相干算法,研究对突发直接序列扩频信号的捕获,实现智能电表接收端无线信号的粗同步。仿真实验表明,在消耗相同计算资源的情况下,改进算法的信噪比增益高于传统非相干积累法。     

扩频通信中FFT捕获算法的改进

针对现有捕获算法中存在累积次数多、捕获时间长和捕获精度不高的问题,对传统的FFT算法进行了部分改进,即利用数据分块、补零和伪码相位的圆周移位增加了相干积分时间进而减少了非相干累积次数,并将二维捕获转化为一维捕获。在相同捕获精度下提高了捕获速度。仿真结果表明,该算法对载噪比低至30 d B的扩频信号仍能满足捕获要求。     

基于频域差分的“北斗”三号信号快速捕获算法

针对“北斗”三号导航信号快速捕获问题,提出了一种能够克服“北斗”三号信号中Neuman-Hoffman(NH)码跳变并提高“北斗”三号导航卫星信号B1I频点信号信噪比的快速捕获算法。该算法基于频域差分非相干的部分匹配滤波和快速傅里叶运算（Fast Fourier Transform,FFT）算法,利用加窗和补零的方式提高FFT的频点分辨率并抑制扇贝损失,通过频域差分的方式弥补相干积分时间短和非相干平方损失带来的信噪比不足。理论分析和仿真实验证明,该算法优于传统非相干积分,能实现“北斗”三号信号的快速捕获。     

一种新的差分相关直接P码捕获的算法

在卫星接收机的信号捕获过程中,相对于非相关的捕获方法,基于差分相关捕获算法在提高信噪比方面更有优势.由于P码产生速率高,利用传统的差分相关积分算法将很难捕获信号,所以提出一种新的基于位同步的差分相关积分算法,该算法的平方衰减现象与非相干次数密切相关,积分增益受限于GPS调制的导航电文,通过捕获P码的周期特征来实现位同步...     

一种避免二次编码跳变影响的"北斗"弱信号捕获算法

在现阶段,"北斗"B1I信号在D1导航电文中引入现代化GPS和Galileo系统常用的二次编码调制,使得比特跳变周期变短,降低了系统的捕获灵敏度.为解决上述问题,提出了一种基于码元排布顺序的改进相干累积捕获算法,通过分组来遍历并统计一个数据段的累加和相关值,并且采用一种改进的判决方法进行双重判决,最终确定其中最大相关值并完成捕获.此方法有效延长了积分长度,克服了因Neumann-Hoffman(NH)码造成的相干累积时间过短的缺陷,能改善在低信噪比环境下的信号捕获能力.在高斯白噪声模型下对各个捕获算法进行的仿真对比结果表明,所提算法在低信噪比(-36～-34 dB)情况下,与补零算法相比,信号捕获灵敏度有约1.7 dB的提升.     

高灵敏度GPS导航算法分析

为了实现在室内和城市等低信噪比环境下的全球定位系统(GPS)导航,介绍了导航终端捕获卫星信号的基本原理。分析了相干积分算法、非相干积分算法、差分相关算法和圆周相关算法4种主要的卫星捕获算法,在此基础上提出了相干积分算法结合差分相关算法的高灵敏度GPS导航芯片设计方案。通过仿真分析,该芯片能够在15 dBHz的低载噪比环境下实现对卫星信号的正常捕获。     

基于GPS软件接收机平台的弱信号捕获算法研究

为了解决GPS弱信号的捕获问题,以GPS软件接收机为平台,首先建立了消除考虑多普勒频移对码片传输影响的精确GPS信号模型;在此基础上,采用了一种相干/非相干积分相结合的改进型块数据捕获算法实现了对弱信号的有效捕获。该算法综合考虑了非相干积分引起的噪声影响,并提出一种易于工程实现的非相关积分损耗补偿方法。最后,通过一组实测数据,验证了改进的相干/非相干相结合捕获算法,补偿了由于非相关积分带来的积分损耗,能够有效地实现对弱信号的捕获。     

基于PMF-FFT的高精度伪码捕获算法

针对低信噪比、高动态环境下传统的伪码捕获算法捕获概率较低的问题,提出一种高精度的时频联合两轮频偏校正捕获算法.算法以两级PMF-FFT(Partial Match Filter-Fast Fourier Transform)捕获单元为模型,在不增加FFT点数的前提下对第一级增加差分相干累积模块提高信噪比,并运用时频联合频偏估计分别对信号进行两轮频偏校正,第二级输入经加窗处理,同时适当增加PMF长度,进一步提高捕获精度.理论分析和仿真结果表明,该算法与传统的PMF-FFT算法相比,有效地提高了多普勒频偏估计精度,且系统在低信噪比、高动态条件下捕获概率得到提升,具有良好的捕获性能.     

四分法和差分相干结合的北斗弱信号捕获算法

针对弱信号条件下传统卫星信号捕获算法无法满足用户需求的问题,在对接收信号进行傅里叶变换的基础上,提出了一种利用四分法估计导航数据比特跳变位和差分相干累加方法相结合的北斗弱信号捕获新算法。与基于FFT的半比特交替和相干累加结合的捕获方法比较可知,该算法数据利用率高,对噪声有良好的抑制效果。仿真结果表明,该算法可实现-38 dB信噪比条件下的北斗弱信号捕获,并可进一步提高软件接收机灵敏度。     

基于平均相关和差分相干累积的微弱GPS C/A码信号精密捕获算法

针对弱信号条件下GPS C/A码捕获问题,提出一种基于平均相关和差分相干累积的码捕获算法。首先,引入相干能量最大值与第二大值的比值作为判决变量,仿真了各种捕获算法的虚警概率得到最佳的判决门限;然后,通过设置的判决门限获得不同多普勒频率偏差及信噪比条件下的检测概率;最后,比较了所提差分相干累积算法、相干非相干累积算法以及非相干累积算法的捕获灵敏度。仿真实验表明,在相同接收数据长度的情况下,采用差分相干累积算法比其他2种算法提高捕获灵敏度约2 dB。     

相参脉冲序列PRI变化率的高精度估计方法

在单站无源定位与跟踪系统中,PRI变化率信息反映了运动目标的径向加速度信息。提出了一种新的PRI变化率估计的算法,利用脉冲载频之间的相参积累,使信噪比得到提高,通过群延迟,使PRI的变化量得到积累,推导出一种快速而精确测量PRI变化率的算法,数值仿真证明使用该算法可以精确快速地估计信号中的PRI变化率信息。     

一种应用于深空通信的微弱信号捕获算法

针对低信噪比、高动态条件下深空测控通信信号捕获概率低以及复杂度较高的问题,首先分析了深空测控通信信号捕获的难点以及信号循环平稳特性,然后在此基础上提出了一种基于循环相关的新算法。计算机仿真结果证明新算法捕获门限达24 dBHz,适应频率动态达800 Hz/s;新算法较传统的捕获算法,在相同门限条件下的频率动态适应范围提升了约两个数量级。该方法已被应用于我国第一个深空测控站的建设,工作性能稳定可靠,有效地解决了低信噪比下深空站抑制载波信号的捕获问题。     

基于导频辅助的DFT时变频率捕获算法

以线性调频信号为信号模型,围绕时变频率捕获算法展开研究。重点研究了传统的时变频率捕获算法——延迟自相关算法,然后针对延迟自相关算法无法在低信噪比下实现线性调频信号参数估计的问题,提出一种基于导频辅助的离散傅里叶变换(DFT)时变频率捕获算法。仿真结果表明,提出的算法和延迟自相关算法均基于2次快速傅里叶变换(FFT)运算实现了线性调频信号的频偏和频偏变化率的捕获,该算法具有更低的信噪比门限。     

北斗二号B1信号捕获方法研究

为了缩短北斗B1信号的捕获时间,提高多普勒频率和码相位的估计精度,针对北斗NH码对差分相干累积值的影响,改进了广义差分相干累积捕获方法。并采用二次频率-码相位捕获法来提高载波多普勒频率和码相位的估计精度。理论分析与仿真实验表明,改进的广义差分相干累积法能够克服NH码的影响。用4个1ms的相干累积值,改进的广义差分法可成功捕获信噪比为-27dB的信号。最后,用实测的北斗数据验证了算法的正确性。     

一种利用小波降噪的卫星导航信号并行捕获算法

针对全球定位系统（Global Positioning System,GPS）接收机传统捕获算法计算复杂度高、捕获灵敏度低等缺点,提出了一种可降噪的简化并行码相位捕获（Noise Reduction for Simplified Parallel Code Phase Acquisition,NR-SPCA）算法。该算法通过对信号降采样,利用小波变换对二次采样信号作降噪处理,提高了捕获灵敏度;利用GPS信号和C/A码互相关的稀疏性,并行计算降噪后的信号的相关值,提高了运算效率。仿真结果表明,在90%概率捕获成功的前提下,NR-SPCA算法比传统的PCA算法信噪比低1 dB,运算效率提升了100%。该算法还可应用于航天探测、自动驾驶等领域。