高动态及微弱信号环境下GPS信号捕获方法

研究优化导航信号精确性问题,由于信号在传输过程中有损耗,传统捕获GPS信号的方法都是采用执行相干积分和非相干积分,但是非相干积分会带来非相干积分损耗,降低了接收机的灵敏度,不利于微弱信号的捕获.为了提高信号捕获精度和概率,提出一种FFT的GPS信号最佳数据组合捕获算法,并给出了算法的理论依据和具体捕获的流程.经仿真证明,算法能提高接收机的灵敏度,并且能有效提高信号的检测概率,表明了新提出算法的有效性.     

基于非相干积分时间调整的微弱GPS信号捕获

研究微弱GPS信号的捕获问题,由于实际接收信号存在多普勒现象,使信号减弱.针对传统方法快速傅立叶变换(FFT)不能有效捕获到GPS微弱信号,导致定位失败,为有效捕获微弱信号,提出了根据非相干积分时间调整的微弱GPS信号捕获算法.算法在FFT并行捕获的基础上,将相干积分的时间加长(批处理),同时对非相干积分做时间频率调整,从而既能提高整体信号强度,又能避免多普勒现象对捕获的影响.仿真结果表明,可以较好地避免多普勒现象引起的C/A码基码摄动,在处理的GPS数据为1 s的情况下,能很好地捕获到信噪比低至16dB-Hz的GPS信号,为设计提供了可靠依据.     

基于批处理的改进FFT微弱信号捕获算法及其实现研究

为了解决GPS微弱信号的快速捕获问题,在基于FFT捕获方法的基础上,改进过去的相干积分或非相干积分,提出了一种新的改进微弱信号捕获算法,采用批处理方式提高捕获增益,并运用多普勒补偿,提高信号累加时间容限,进一步提高信号捕获灵敏度。大量仿真测试表明,该方法较传统的FFT算法,捕获概率大为提高,最后在FPGA上对该方案进行了具体实现。     

不同相干积分方法对GPS弱信号捕获的影响

无外界辅助的GPS弱信号捕获,需要长的相干积分时间和多的非相干积分次数,还要考虑未知的导航数据位和数据位分界对相干积分的影响。本文针对无外界辅助的GPS弱信号捕获方法,从非相干积分入手,提出了一种新的非相干积分方法,并在此基础上分析了包含新方法在内的4种非相干积分方法在相同捕获条件下的捕获概率情况。这些方法在每步非相干积分操作上使用不同的计算方式来计算非相干积分,能达到节约计算量和存储空间的目的。在相同相干积分时间、非相干积分次数和导航数据位边界下,结合不同载噪比条件的弱信号捕获的蒙特卡罗仿真,给出了4种非相干积分方法的捕获概率的实验验证和对比分析。     

基于PMF-FFT的北斗B1I弱信号捕获算法研究

北斗B1频点信号中,由于NH码调制的影响,使得相干积分时间限制在1 ms,因此,在弱信号条件下,使用传统的捕获方法将无法捕获到卫星信号.针对B1I信号特点,提出了弱信号的捕获算法,该算法以PMF-FFT为单元,采用改进的相干积分的算法并结合差分相干积分算法捕获北斗信号,改进的相干积分算法可以克服NH码调制的影响,而差分相干积分相对于非相干积分算法可以降低平方损耗.仿真实验结果表明,当取改进相干积分次数为10,差分相干积分次数为3时,该算法能够成功捕获信噪比为-37 dB左右的微弱信号.     

微弱GPS信号的翻转位预测捕获算法

微弱全球定位系统(GPS)卫星信号的捕获需要较长的积分时间,但受导航数据位翻转的影响,一般采用10ms的相干积分。为进一步提高捕获灵敏度,提出了一种数据位翻转预估算法,该算法通过对多组信号积分结果的对比估算出翻转位的位置,舍弃存在位翻转的5ms数据从而消除其影响,并对其余数据进行15ms的分块相干积分。同时,为降低分块相干积分中非相干积分的平方损耗,采用差分相干积分对其进行改进,并在运算过程中采用“先累加后相关”的方式,在进一步提高捕获灵敏度的同时降低运算复杂度。仿真结果表明,该算法能高效地捕获到信噪比低至-50dB的信号,可有效地提高GPS接收机的捕获灵敏度和捕获效率。     

捕获算法对比研究

弱信号捕获是信号同步的关键技术,随着卫星导航应用范围越来越广,低信噪比下的信号捕获算法已经逐渐成为了捕获技术研究的热点。文中对低信噪比下的弱信号捕获算法进行了模型描述和性能定量分析,主要对相干积分算法、非相干积分算法和差分相干积分算法的处理增益及其对应的检测性能进行了理论分析和仿真比对。仿真结果表明,差分相干积分算法具有良好的处理增益性能,且对数据位跳变不敏感,适用于低信噪比下的信号捕获。     

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。     

一种基于FFT的弱信号快速捕获算法

为提高弱信号环境下导航信号的捕获灵敏度,可通过增加相干积分时间和非相干累加次数提高处理增益。针对传统高灵敏度捕获算法运算量大、非相干累加带来平方损耗等问题,提出了一种基于FFT的弱信号快速捕获算法,首先对输入信号按伪码长度进行块叠加之后再做FFT循环相关运算来降低相干计算量;其次,采用差分相干累加算法消除传统算法的平方损耗;最后,对捕获的载波频率进行了精化处理以防止后续跟踪失锁,提高了载波频率分辨率。仿真结果表明,改进算法较传统算法在弱信号捕获性能上具有更快的捕获速度,并且在捕获精度相同情况下,提高了弱信号的捕获能力。     

适用于GPS软件接收机的弱信号捕获方法

为了解决全球定位系统(GPS)软件接收机中弱信号捕获存在灵敏度和运算效率低的问题,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)改进的差分相干累积算法。通过对去载波后的中频信号进行块累加处理,解决了相干积分时间的限制;根据FFT频移特性,采用多普勒圆周移位搜索替代频率补偿搜索,减少了FFT运算量;同时采用了不同的下变频,降低了频域分量间的损耗;对相干积分结果进行了差分相干累积,相对于传统的非相干累积,提高了信噪比。实验结果表明,该算法在-39dB的低信噪比环境下仍能捕获到所有微弱信号,具有较高的灵敏度和运算效率。