一种基于比特量化的GPS并行码捕获算法

针对GPS L1信号的软件接收机(SDR)的快速捕获问题,设计了GPS信号并行码相位搜索捕获的优化算法.首先分析了FFT并行码相位搜索捕获的理论模型,由本地C/A码功率谱频谱分布特点,使用前半频域范围内的信息,进行算法的初步优化;在此基础上采用比特量化方法量化数据信号,使单个计算机储存单元存储多路二进制量化数据,实现对多路数据的并行处理.实验证明改进的并行码相位搜索捕获算法极大地提高了捕获速度,是改进前的5倍,尽管有较少信号强度的衰减,但不影响捕获的正确性,实现了GPS信号的快速捕获.     

基于短时相关和FFT的GPS L2C信号捕获算法

设计并实现了一种基于短时相关结合FFT的GPS L2 Civil(L2C)信号捕获算法。针对该算法,分析了本地码采用Return-to-Zero Civil-Moderate(RZ CM)码和Non Return-to-Zero Civil-Moderate(NRZ CM)码时的捕获性能,并采用码相位比较策略进一步提升发现概率。仿真结果表明,在选用RZ CM码并采用码相位比较策略时,该算法对载噪比为29 d BHz的信号发现概率在90%以上,对载噪比为28 d BHz的信号发现概率也能达到60%。     

北斗B1I信号的捕获算法

北斗B1I信号的捕获是北斗2代接收机的核心模块,它是基于码相位和多普勒频移二维搜索的过程.对于捕获模块,通常采用并行码相位搜索捕获算法来实现对空中可见卫星的捕获.针对信号较弱情况下的卫星捕获,采用了非相干累加与并行码相位搜索捕获相结合的方法.测试结果表明,该捕获算法能够有效快速地实现弱信号的捕获.     

北斗B3I信号捕获方法的研究与实现

针对北斗导航系统B3 I频段信号捕获计算量大、速度慢的难题,提出具有码相位检测和频偏估计的自适应捕获方法.利用本地伪码检测接收序列码相位,采用扫频方法进行频偏估计.扫频过程中自适应改变本地伪码编号,累加时长和扫频步长,从而帮助终端优先捕获信噪比高的卫星信号.理论分析和仿真表明,该方法在信噪比大于-25 dB时只需7次扫频即可达到100％的捕获概率.信噪比在-40 dB至-25 dB之间时,累加时长自适应增大,捕获概率仍然维持在100％.总之,该算法总是以最小计算量尝试捕获质量最优信号,恶劣环境下仍能可靠捕获,符合导航终端信号搜索要求.     

基于DSP Builder的GPS/BD2快捕算法设计与实现

介绍了GPS L1频点和BD2 B1频点并行码相位捕获算法的基本原理。为了提高捕获速度,减少计算量,保证捕获精度,易于电路实现,采用固定位置的平均采样方法改进了捕获算法。在Simulink/DSP Builder环境下设计实现了GPS和BD2卫星的快速捕获电路。仿真和实际测试结果表明,DSP Builder图形化设计环境能够高效地完成改进捕获算法的电路设计,而且算法既能发挥FPGA的并行特性又能降低对资源的要求,设计的电路在保证捕获精度的同时达到了双模双通道数据实时处理和快速捕获的要求。     

一种高动态环境下 COMPASS 卫星信号快速捕获算法

在对传统的卫星信号捕获算法分析的基础上,提出了一种惯性导航系统(INS)辅助的基于部分匹配滤波器和快速傅里叶变换(FFT)相结合的捕获算法。在此算法中,利用惯性导航设备提供的信息计算多普勒频率,通过部分匹配滤波器和 FFT 相结合的算法并行搜索载波频率和码相位。该算法不仅能缩小多普勒频率的搜索范围,而且能够快速搜索码相位。仿真结果表明,此算法能够在高动态环境下成功捕获 COMPASS 卫星信号,并且明显减少捕获时间。     

高速GPS接收机信号捕获算法研究

针对高速度环境中运行的GPS接收机对信号捕获时间的要求,研究了C/A码快速捕获技术。在传统的FFT并行码捕获方法的基础上提出一种基于数字信号抽取处理的FFT快速码捕获算法。首先应用卫星信号模拟器产生GPS信号,然后利用中频数据采集器采集中频信号,最后对这种快速捕获算法进行仿真实现,并与传统的FFT码捕获算法进行对比分析。仿真结果表明,这种基于抽取处理的FFT码捕获算法具有更快的捕获速度,更适用于高速度环境中工作的GPS接收机。     

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.     

正交码时分多子信道扩谱系统的伪码捕获技术

在提高无人机数据链的抗干扰能力优化问题的研究中,无人机信道存在多普勒频移问题.为解决上述问题,提出正交码时分多子信道扩谱系统.新系统与传统混合扩频系统相比,具有较强的抗干扰能力,使子信道伪码的快速捕获达到系统同步.无人机通信链路中,载体动态性引入的多普勒频移对正交码时分多子信道扩谱系统的收子信道伪码捕获造成了较大困难.在高动态多普勒存在的条件下,传统的伪码捕获方法捕获时间较长.针对正交码时分多子信道扩谱系统的特点,提出了一种改进的频域并行搜索算法,解决了高动态环境下多子信道伪码的快速捕获问题.仿真结果表明,改进方法与二维搜索法相比,在相同条件下伪码捕获时间大大缩短,实时性强且简单有效.     

GPS软件接收机信号的快速捕获与跟踪

根据GPS软件接收机对数据块进行信号处理的工作方式,研究基于快速傅里叶变换的循环相关法伪码快速捕获与跟踪技术。基于实测GPS中频数据,采用循环相关法在频域计算输入信号与本地信号的相关值,由相位关系得到精细载频。仿真结果表明,该技术能减少运算量,缩短捕获时间。得到的载频能满足跟踪环对频率分辨率的要求。对跟踪结果进行子帧匹配和奇偶校验后,可以获得导航电文信     

GPS软件接收机捕获跟踪算法研究与仿真

本文对GPSL1软件接收机的捕获跟踪算法进行了研究。GPS信号的捕获分别采用时域滑动相关捕获方法和频域快速捕获算法，通过分析比较认为频域快速捕获算法计算量大为减少；在GPS信号跟踪中，采用非相干延迟锁定环（DLL），锁相环（PLL）实现对GPS信号的跟踪。     

一种GPS软件接收机自适应门限快速捕获算法

当前GPS接收机的搜索策略是基于C/A码相位和载波频率的串行搜索．基于二维串行搜索，本文推导了不同累加次数下捕获到信号的概率密度函数和未捕获到信号的概率密度函数，提出一种新颖的自适应门限捕获算法．该算法能根据接收卫星信号功率的不同自动地调整门限，同时保证误捕率恒定．相对于传统的固定门限的捕获算法，该算法捕获速度更快，从而减小了首次定位时间．     

GPS信号串行捕获算法研究

传统串行搜索算法在时域内对所有可能的频点和相位进行串行搜索,搜索的过程只需要加法和乘法运算,无论是在硬件还是软件中都容易实现,在GPS接收机设计中得到大量应用.但由于串行搜索算法在实际接收机中实现时,捕获过程需要大量的相乘、累加运算,需要较长的捕获时间.文中从降低相乘和累加运算个数入手,提出一种改进算法,使得捕获速度得到明显提高.利用MATLAB分别对传统的和改进的算法进行了算法仿真;根据信号捕获理论结合仿真实验结果,对两种算法进行了比较和分析,认为改进算法可以有效的应用于GPS信号捕获,而且提高了捕获的速度.该算法时于其它系统的伪随机码捕获也是适用的.     

低速率矿山透地通信扩频信号的快速捕获方法研究

针对弹性波透地通信系统低频、低码速率的特点,提出了一种时分多通道分段滑动相关捕获方法。该方法对到达的码元进行分段接收,利用接收下一段码的时间处理之前接收的码段,即1个PN码周期分成若干个通道时隙,每个时隙对之前接收的PN序列段与通道的本地PN码进行快速滑动相关搜索。理论分析结果表明,在所需硬件开销与串并行搜索相同的情况下,使用时分多通道分段滑动相关捕获能获得与并行捕获相同的搜索速度;仿真结果进一步验证了该捕获方法的有效性。     

GPS软件接收机信号捕获频率分辨率的研究

为了提高GPS软件接收机信号捕获的载波频率分辨率,在频域并行频率空间搜索捕获方法中,利用加大分析数据长度可以提高频率分辨率的优点,结合频域并行码空间搜索捕获方法,构成了一种混合搜索方法。仿真结果表明本方法在略微增加捕获时间的基础上提高了载波频率分辨率,保证了后续信号频率跟踪环节的准确性和快速性。     

半无数据调制信号捕获跟踪算法研究

半无数据调制是指在每个节点发送的信号上都调制有同相和正交两路伪码,同相通道上无数据信息,正交通道上调制数据信息,两通道上的伪随机码相互正交。根据半无数据调制的信号样式,采用联合捕获及联合跟踪算法对信号进行基带处理。在捕获阶段,对单通道捕获与相干联合、非相干联合及差分相干联合等捕获算法在捕获概率及捕获时间方面的性能进行对比,在码跟踪、载波跟踪阶段,通过比较单通道跟踪与联合跟踪算法在不同干扰场景下的跟踪误差协方差,选择最佳的捕获及跟踪算法。仿真结果表明,相干联合捕获算法捕获概率最高且平均捕获时间较短,而码环和载波跟踪环的联合跟踪算法具有较高的跟踪精度及可靠性。     

基于并行架构的宽带扩频信号捕获技术研究

为解决大动态低信噪比环境下,由于宽带扩频信号速率过快,使得载波多普勒和伪码多普勒较大导致无法成功捕获信号的问题,提出一种基于并行架构的捕获方法;该方法利用并行载波NCO产生本地载波,与接收信号进行下变频混频以对载波和伪码多普勒进行补偿,利用并行伪码NCO产生本地码进行内码滑动相关和外码匹配滤波,经过二次捕获进一步估计载波多普勒和伪码相位;仿真结果表明,在62 dBHz的载噪比下,符号速率为1 Mbps,载波多普勒搜索范围为± 800kHz,载波多普勒变化率为±100 kHz/s时,这种方法可以实现宽带扩频信号捕获,并且在符号信噪比为2 dB时,捕获概率为99%,捕获时间为0.9009 s;使用该捕获方法,可以降低宽带扩频信号捕获复杂度、提高捕获效率,为大动态低信噪比环境下宽带扩频信号的捕获提供了一种有效的捕获方法。     

多径环境下直扩信号PN码捕获性能分析*

针对多径环境下极微弱动态长周期伪码直扩(DS-SS)信号的捕获问题,拓展了单径环境下基于部分相关值与功率谱累积平均相结合的捕获算法,提出了多径环境下直扩信号的伪码捕获算法。该算法通过部分相关,得到了反映多普勒频偏的正弦信号,然后将部分相关值的功率谱累积平均,从而达到在多径环境下检测微弱信号的目的。给出了基于该算法的多径直扩信号模型,分析了该算法在多径环境下的捕获性能,通过计算机仿真验证了多径环境下该算法的可行性,并对比了多径和单径环境下的捕获效果。