一种高动态低信噪比环境下基于多样本点串行快速傅里叶变换的信号捕获方法

高超音速技术是未来空间飞行器的发展趋势,同时对通信平台在超高动态、低信噪比环境下的快速捕获能力也提出了新的挑战.针对经典捕获算法受频偏影响的局限性,该文提出一种基于信号多样本点串行快速傅里叶变换的信号捕获算法(MS-FFT),所提算法通过串行执行多个样本点的FFT,采用非相干合并后的峰值搜索得到捕获结果,在不增加复杂度的条件下,避免了频偏对捕获性能的影响.通过对峰值信噪比(PSNR)理论公式的推导,证明了MS-FFT的频偏适应范围取决于采样率,随着数模转换器件采样能力的不断提升,具有比经典算法更大的频偏适应范围.最后,通过仿真验证了上述理论推导的正确性,证明了所提算法更加适合超高动态环境的应用场景.     

一种高动态低信噪比环境下基于多样本点串行快速傅里叶变换的信号捕获方法

高超音速技术是未来空间飞行器的发展趋势,同时对通信平台在超高动态、低信噪比环境下的快速捕获能力也提出了新的挑战。针对经典捕获算法受频偏影响的局限性,该文提出一种基于信号多样本点串行快速傅里叶变换的信号捕获算法(MS-FFT),所提算法通过串行执行多个样本点的FFT,采用非相干合并后的峰值搜索得到捕获结果,在不增加复杂度的条件下,避免了频偏对捕获性能的影响。通过对峰值信噪比(PSNR)理论公式的推导,证明了MS-FFT的频偏适应范围取决于采样率,随着数模转换器件采样能力的不断提升,具有比经典算法更大的频偏适应范围。最后,通过仿真验证了上述理论推导的正确性,证明了所提算法更加适合超高动态环境的应用场景。     

一种用于GPS信号快速捕获的自适应算法

采用聂孟-皮尔逊准则,以发现概率为性能指标,对基于FFT非相干累加的GPS信号捕获算法的性能进行了详细的理论推导,给出了该种方法的理论性能上界, 提出了一种用于快速捕获的高效自适应算法,并通过系统仿真对理论结果进行了验证.对实际情况中概率分布的合理近似使理论分析过程得以简化,并使判决门限可根据噪声方差及累加次数进行自适应调整的算法可以直接应用于实时GPS接收机的设计.     

基于FFT的弱信号快速捕获算法

讨论高动态、低信噪比的长伪码信号搜索的基本原理,提出一种基于FFT的快速捕获算法:在一个伪码周期内利用FFT和IFFT提高伪码相关运算速度,井利用多个伪码周期的相关运算数据进行相干和非相干积累,以改善检测统计量信噪比.在Matlab环境下验证了该算法可以在信噪比低至35 dB/Hz时实现快速捕获,满足某伪码连续波体制雷达的测量要求.     

一种高灵敏度GPS信号快速捕获算法

为了提高GPS软件接收机捕获算法的灵敏度和快速性,提出了一种高灵敏度GPS卫星信号快捕方案。首先对GPS信号进行频率补偿,然后进行相干滤波提高卫星信号的信噪比,从而提高捕获算法的灵敏度。再采用延迟、累积捕获结构寻找输入信号中各颗卫星的C/A码起始点,引入延迟累加器实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,捕获时间仅为传统FFT快捕算法的几十分之一,提高了捕获算法的速度。分别通过实测和GPS数字中频信号发生器仿真生成的GPS数字中频数据对所设计的捕获算法进行了验证,实验结果表明该捕获算法行之有效。     

一种直扩信号快速捕获方法研究及实现

在扩频接收机中,由于载体的高动态等引起载波多普勒的不确定度很大,导致捕获时间长。本文提出用分段匹配滤波＋FFT的捕获方法,将对信号的二维搜索变成一维搜索,即同时搜索载波频率和码相位,并对这种方法进行了详细分析,给出了这种方法的实现方案,实现了实际的捕获电路,试验结果表明,该方法捕获性能良好,且大大缩短了捕获的时间。     

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.     

高动态下GPS信号的捕获和跟踪技术研究

为检测高动态GPS信号,需要设计码环及载波环的捕获和跟踪数字系统。如何快速捕获信号,并进行精确跟踪,是问题的关键。针对高动态环境下GPS信号的捕获和跟踪问题,分析了高动态环境对GPS信号的影响,提出了FFT码快速捕获算法,以及二阶FLL与三阶PLL混合载波跟踪方案,并对码环和载波环的结构和参数的设计方法进行了说明。仿真结果和分析表明该方案能在高动态环境下实现信号的快速捕获,且能较好地满足接收机动态性能和跟踪精度的要求。     

一种简单快速的GPS信号捕获方法

结合一般的GPS信号捕获算法,提出了一种更为简单快速的GPS信号捕获方法。此方法在1 023个码片时间约1 ms,可以完成一颗卫星在一个多普勒频移下的全码捕获检测。FPGA仿真表明,与传统的捕获方法相比,所提方法减少了资源消耗与时间消耗,同时保证了能在一个C/A码周期内获取一个多普勒频移下的C/A码相位,捕获更简单快速。     

一种低复杂度的低信噪比非相干直扩信号捕获算法

针对低信噪比非相干直扩信号捕获问题,本文提出一种区域并行块捕获算法.该算法首先对调制数据偏移量所在区域进行并行预估计并舍弃可能含有数据跳变的非有效数据段,然后对各支路有效数据段进行快速傅里叶变换和非相干累加得到各频点的累加检测值,最后对累加检测峰值进行恒虚警判定和抛物插值以实现信号检测和参数的精确估计.理论分析和仿真结果均表明,本文算法能够根据虚警漏警概率、捕获时间和信噪比要求对参数进行优化,在实现快速可靠捕获的同时保持较低的计算复杂度和资源消耗.     

基于FFT的微弱GPS信号捕获算法

提出了一种新的基于FFT的微弱GPS信号快速捕获算法,通过块叠加运算和FFT结果的循环移位,改进了传统的FFT捕获方式,大大降低捕获的计算量,缩短微弱信号长时间积分的捕获时间.分析了算法的理论模型,并利用真实信号在Matlab平台上对算法进行仿真实现.仿真结果表明,在积分时间不超过150ms的情况下,该算法能成功捕获信号强度低于-150dBm的微弱GPS信号.     

高动态接收机的温启动快捕问题研究

快速捕星和定位是研制高动态GPS(Global Positioning System)接收机所必须解决的一项关键技术.本文主要讨论了GPS星有效历书的推算和接收机接收到的GPS信号的载波多普勒频移各组成部分对接收机的星捕获时间的影响.提出了一种大大缩短GPS接收机的温启动时间的方法.     

GPS快速捕获算法研究与仿真

传统的GPS接收机采用时域相关的方法无论是冷启动还是信号重捕获都需要较长的时间,在高动态及弱信号的环境下应用都不理想,国外在提高捕获速度和质量都取得了一定的成果。本文介绍了一种可缩减频率搜索范围并采用平均采样相关的捕获方法,详细解释了其原理和优势,该方法在Matlab软件中得到了验证。     

Frequency-domain Tracking Method of GPS Signals

A tracking method of GPS signals in frequency domain is presented. The Fast Fourier transform （FFT） is used as a tool for domain conversions from time to frequency. The frequency-domain tracking method contains： C/A code tracking, carrier tracking and navigation data demodulation. In C/A code tracking process, FFT and Inverse FFT （IFFT） is used for circular correlation by which the correlation peaks of each C/A code phase are obtained. The peak points near the maximum peak are saved, for which triangle least squares approximation is applied to estimate the accurate C/A code phase. And the output of IFFT is also used for navigation data demodulation. In carrier tracking process, interpolated FFT method is applied to estimate the frequency of carrier wave. At last, simulation is performed to validate this frequency-domain algorithm.     

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GPS信号二维大规模并行捕获

GPS接收机中信号捕获通过粗略调整本地复制信号的码相位和载波频率与卫星信号同步.信号捕获实际上一个二维的搜索过程,其主要挑战是计算复杂度.基于FFT的二维并行捕获方法,可以一次搜索整个二维不确定空间,在减少计算复杂度的同时提高了捕获性能.仿真结果表明,采用35 ms的捕获时间可以90%概率捕获到载噪比为34 dB-Hz的卫星信号.     

FFT快速捕获算法在GPSC／A码与P（Y）码中的应用

一种快速、有效的GPS信号捕获方法是通过在整段数据上并行搜索伪码相位,对一段输入数字中频(IF)序列和一段本地复现伪码序列进行快速傅里叶变换(FFT)运算来实现。分析了用FFT实现循环相关及其在GPS C/A码捕获中的应用,采用整区间相关、扩展复现码折叠、叠加相加和叠加丢弃法实现P(Y)码快速直接捕获,用补零、线性内插、Sinc内插、平均相关和双倍长度补零法解决计算点数问题,用扩展计算点数方法解决由导航数据引起的相位反转、超长序列与短序列进行线形相关运算及用循环相关实现线形相关等应用中的具体问题。     

基于自适应锁相环的高动态GPS信号载波跟踪算法

提出了一种基于四维卡尔曼滤波的自适应锁相环算法,并将该算法用于高动态GPS信号的载波跟踪.详细推导了卡尔曼滤波与数字锁相环之间的等效性,并给出了相应的环路更新步骤.仿真结果表明,该算法相对于采用固定增益数字锁相环的算法明显地降低了载波跟踪过程的均方根频率误差,提高了接收机的测速精度.