一种获取北斗卫星信号新方法的研究

北斗导航卫星系统作为兼容、独立、开放和全球的导航系统,被设计用于执行导航和控制任务。该系统在现实环境中的成功运行必须克服众多挑战,其中主要是提高北斗卫星信号的捕获成功率。旨在减轻调制码处理方式带来的混叠伪像,提高北斗定位接收机定位性能,提高捕获成功率,文中提出了一种使用信号平方的捕获卫星信号的方法。实验结果表明,相对于传统方法,该方法具有更好的北斗信号捕获性能。     

一种“北斗”B1C信号无模糊捕获算法

针对"北斗"B1C信号同步过程中存在的捕获模糊性问题,根据"北斗"B1C信号的信号特点,基于伪相关函数方法,设计了一种适用于"北斗"B1C信号的无模糊捕获算法。该算法采用数据分量和导频分量非相干组合的捕获策略,实现了B1C信号数据分量和导频分量的无模糊捕获,提高了捕获灵敏度。利用导航终端接收的卫星信号数据,对所提捕获算法进行了仿真验证,并分析了其无模糊捕获性能和捕获灵敏度。仿真结果表明,所提算法能准确且快速地捕获"北斗"B1C信号。     

北斗导航信号捕获系统的硬件设计与实现

北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统,是继美国的GPS以及俄罗斯的GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统的卫星信号采用了二次编码技术,限制了相干积分的时间,给北斗导航信号的捕获带来了挑战,因此本文提出了基于4ms的遍历并行码相位搜索的卫星捕获算法,用来解决这个问题,提高卫星捕获的灵敏度,提高卫星捕获的性能。     

一种有效的辅助北斗接收机的捕获策略

随着在微弱卫星信号环境下应用需求的增长以及对首次定位时间和定位精度的要求,一种高性能的卫星定位技术——辅助型全球卫星导航系统(A-GNSS)定位技术成为导航领域的研究热点。文中针对中国自主研发的北斗导航系统,结合A-GNSS的3GPP标准,提出一种辅助型北斗(A-BD)接收机的捕获策略。针对北斗的非地球同步轨道卫星(NGEO卫星),给出两种可行的捕获算法:辅助北斗NGEO卫星线性捕获算法和辅助北斗NGEO卫星并行码相位捕获算法。仿真表明在捕获相同灵敏度卫星信号的前提下,辅助北斗NGEO卫星线性捕获算法所需要的数据长度相对较长但算法复杂度相应降低。     

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。     

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。     

北斗软件接收机B1频点信号捕获算法研究

北斗MEO/IGSO卫星信号调制速率为1 Kb/s的NH码,在使用传统的并行码相位捕获算法时,并不一定能成功捕获到信号,这里使用一种改进的并行码相位捕获算法,并用基于曲线拟合的精捕获方法减小频率估计误差。仿真结果表明,改进的并行码相位捕获算法成功地捕获到了北斗MEO/IGSO卫星信号,并通过基于曲线拟合的精捕获算法减小了频率估计误差。     

基于多相分解的BOC信号高效捕获算法

为了能够更好地利用频率资源,全球导航卫星系统的多种信号使用了二进制偏移载波（Binary Offset Carrier,BOC）调制.传统基于匹配滤波的BOC信号捕获算法为了防止相关峰中的零点降低检测概率,需要采用较小的码相位搜索间隔,这会大幅提升相关处理的计算复杂度.针对该问题,本文提出了基于多相分解的BOC信号高效捕获算法.该算法对捕获中的相关累加进行多相分解,通过基带数据重采样和选择特定码相位搜索间隔,实现了不同搜索相位下相关值的高效复用.对于北斗系统所采用的BOC(1,1)和BOC(14,2)调制,为了达到相同的检测性能,本文所提算法的计算复杂度仅约为传统算法的1/4和1/2,这对卫星导航终端的小型化和低功耗设计具有重要意义.     

一种基于互联网的相关检测算法研究

提出一种利用互联网提高北斗二号接收机捕获灵敏度的方法。由于接收机所在的大概位置、星历、时间和多普勒频率等信息必须通过网络得到,相对自主北斗二号接收机,基于互联网的北斗二号接收机性能得到显著提高。从消除北斗二号卫星强信号对弱信号干扰的角度分析了影响接收机捕获灵敏度的因素,根据强信号干扰的特点,提出了消除强信号干扰的具体方法。经过实验测试,系统的捕获灵敏度得到显著提高,从28dBHz提高到21dBHz。     

卫星导航信号频域抗干扰后相关峰建模及对捕获性能影响分析

卫星导航信号容易受到强干扰的影响,频域抗干扰算法是常用的抗干扰算法之一,但该方法实现有效干扰抑制的同时也会导致信号相关峰的畸变,从而造成导航信号接收性能下降.为了分析频域抗干扰算法对导航信号接收性能的影响,建立了抗干扰后信号相关峰畸变模型,并从信噪比损耗、第一旁瓣位置、峰值旁瓣比三个参数对相关峰模型进行深入分析,进一步建立了抗干扰后信号的捕获性能模型,同时对比了不同捕获策略下的捕获概率.理论分析和数值仿真结果表明,频域抗干扰后的相关峰的信噪比下降且出现了旁瓣,畸变参数与干扰参数密切相关,抗干扰滤波器会导致信号捕获性能下降.该研究成果对干扰场景下提高导航信号捕获性能提供了重要的模型支撑.     

微弱北斗信号捕获算法优化

恶劣环境中北斗卫星信号强度往往低于-133dBW,单周期捕获算法积分时间较短无法完成捕获,传统多周期捕获算法受二次编码和数据位翻转的影响易造成相关损失,限制积分时间的增长。半比特捕获方法虽能避免导航信息带来的位翻转,但是不能克服二次编码引入的位翻转;补零方法能够克服所有位翻转,但是不能实现长时间积分;树形算法通过尝试一定长度码片的所有可能符号组合,虽然能够有效延长积分时间,但随着码片数量的增加计算量呈指数上涨。针对北斗卫星信号中相干积分的时间受二次编码符号组合的限制问题,提出一种新的串并结合的算法,首先在一个周期的主码上进行串行搜索得到主码相位,而后在整周期二次编码上并行搜索确定二次编码的相位和多普勒频偏,达到延长相干积分时间实现微弱北斗信号捕获的目的,仿真证明在设定捕获阈值4dB时算法仍能够捕获-150dBm的信号。     

基于PMF-FFT改进的捕获方法

在北斗或GPS定位系统中,噪声环境下的快速捕获是信号处理的重要环节。提出了一种基于PMF-FFT改进算法的信号同步捕获方法,可以在硬件资源有限的情况下提高多普勒频偏估计精度,并在不增加FFT点数的条件下减少相关增益存在的损失,该改进算法综合考虑了捕获时间和硬件资源的消耗占比,优化了算法结构。对仿真结果做了分析,结果表明能够有效增加捕获概率,减少捕获时间。     

侵彻过载高速存储测试的研究与实现

针对混合型单片机应用中数据捕获率不足问题,在分析其机理及原因基础上,采用外置高速模数转换器（A/D）与单片机的串行通用接口（SPI）构成串行采集存储结构.利用单片机所提供的时钟源将数据捕获率由200 ksps 提高到780 ksps,在此基础上提出了三轴过载测量总体方案.研究结果表明,通过提高SPI 总线时钟速率,可将数据捕获率进一步提高到2.5 Msps,这将作为今后的研究方向.     

一种基于长码扩频技术的无人机遥控链路实现

为了满足无人机遥控链路远距离、高动态、强抗干扰能力的军事通信需求,设计了基于长码直接序列扩频技术的FPGA实现方案.该方案采用了一种基于FFT算法的快速伪码捕获方法,将传统的伪码相位与多普勒频移二维搜索过程简化为两者同时捕获的一维搜索过程.经过硬件实现与测试,该方案可有效减少硬件资源消耗,同时缩短捕获时间.     

三种PCMA返回信号捕获方案分析与比较

成对载波多址(Paired Carrier Multiple Access,PCMA)是一种共频谱卫星通信方式,为了解调对端信号,必须先捕获并消除本站发射的返回信号,该站返回信号捕获是其关键技术之一。针对直接捕获、基于时间窗的捕获以及基于前导码辅助的捕获3种捕获方式进行了详细的分析,分析结果表明,基于前导码辅助的捕获方式具有最短的捕获时间。     

GPS软件接收机中微弱信号捕获算法研究

信号捕获的目的是确定接收机当前所在位置的可见卫星号,进而计算可见卫星的载波频率和伪随机码相位信息.目前随着GPS接收机应用的日益广泛,如何在弱信号环境下实现定位的问题日益突出.普通的GPS接收机不能捕获和跟踪到导航卫星信号,只能设法提高GPS接收机的灵敏度来实现导航和定位.为了解决微弱信号情况下的GPS信号捕获问题,在...     

电网时间同步授时网络

为解决当前主要基于卫星的电网时间同步方式,通过采用GPS卫星、北斗卫星、地面光网络授时、地面光网络频率源守时多种参考源结合的手段,配合时间同步网管和监控平台形成全网时间统一系统。     

A Robust Acquisition Scheme for FH Signal in Adverse Environments

Both partial-band jamming and multi- tone jamming have severe effect on the acquisition of frequency-hopping (FH) signal in adverse environments. In this paper, an anti-jamming FH signal acquisition scheme based on cognitive correlation process is proposed to boost the robustness of acquisition. The main idea of this scheme is to utilize a priori knowledge of FH speed and FH pattern to distinguish jamming signal from received signal. Furthermore, theoretic analysis on detection probability and false probability is given to demonstrate the robust performance of the FH signal acquisition method compared with conventional acquisition scheme without any prior information on FH speed and pattern in adverse environments.     

一种新的直扩超宽带系统快速同步方案

本文提出了一种新的基于能量窗的直扩超宽带系统码片同步方法，通过设计具有重复特性的码来提高能量窗的信噪比，从向可以较为准确地获得码片同步，并将窗口中的信息作为接收端本地信号与接收信号进行匹配接收，这样可以存未知接收信号相位的情况下有效地接收多径能量，提高接收信噪比。在完成码片同步之后再进一步进行PN码的相位同步，这里以线性搜索为例分析得到超宽带信号总的平均同步时间，并与现有的超宽带同步方案进行了比较，新方案将信号捕获分成两部分完成，大大降低了超宽带信号捕获时间。