基于FPGA的高动态P码直捕算法设计与实现

长周期精密测距码(P码)的直接捕获技术对提高导航接收机的性能十分关键,为了设计出高动态、低信噪比环境下的P码快速直接捕获接收机,采用部分匹配滤波器组实现伪码时域并行搜索,结合小点数的快速傅里叶变换(FFT),将匹配滤波器输出的部分相关值进行功率谱分析,完成多普勒频率偏移的并行搜索。硬件实现时结合FPGA的特殊结构,提高资源利用率,同时采用并行流水机制处理ADC的采样信号,对于每一个采样点,均可以在下一个采样点到达之前完成该点的码相位和频率的二维搜索。对比国内外P码接收机的研究成果,算法在捕获时间上有很大改进。在信号功率为-165 dBW,伪码相位±1 s的时间不确定度,以及多普勒频率偏移±16 kHz的条件下,捕获时间小于10 s,完全适用于高动态环境下的P码快速直接捕获。

均值分组块补零P码直捕算法原理及实现

P码是长周期精密测距码,主要用于提供精确定位服务。提出了基于FFT的均值分组块补零P码直捕算法,通过直接平均法来降低运算量,用分段重叠补零法将连续的相干积分分解成普通的循环相关,对接收码和本地码的FFT结果缓存,用FFT结果的圆周移位代替多普勒频移搜索。硬件实现时采用双DDR2SDRAM缓存,32K点FFT单核复用的架构,详细描述了算法在FPGA上实现时的逻辑功能划分、核心子模块功能及具体实现方案。通过ModelSim仿真验证,算法提高了数据利用率,减少了捕获时间。

弱信号P码直捕方法研究

提出了一种新的基于快速傅里叶变换(FFT)的P码直捕方法,并采用TS201对其进行了具体实现.该方法采用时间分格将大的P码时间不确定度分割成若干小的时间分格,并配合外部存储器的使用,有效减少了直捕过程中FFT的次数,并且可实现各种灵活的捕获策略.分析了低信噪比下非相参积累后的捕获概率及虚警概率,提出了基于两次检测的"A+B"检测方法,既保证了检测性能,又降低了捕获时间.性能分析结果显示,该方法能够在60 s内完成捕获信噪比为-32 dB,时间不确定度为±1 s的P码直捕.

低信噪比高动态条件下P码直接捕获技术研究

为了解决低信噪比高动态环境P码直捕问题,提出了将非相干累加与基于匹配滤波的部分相关值作FFT相结合的P码直捕系统。首先给出了捕获系统的实现方案,介绍了其工作原理,此后,以导航终端的具体应用环境为前提,推导了捕获系统检测概率与平均捕获时间的表达式,比较了应用非相干累加技术前后捕获系统的性能,研究表明此P码直捕系统能适应于低信噪比高动态环境。

改进的双块补零P码直接捕获算法

针对低信噪比和高动态环境下的P码直接捕获问题,本文对传统双块补零算法进行改进,提出一种分段旋转双块补零算法.算法通过分段FFT得到各数据段的频谱;通过频谱的循环移位进行频率斜升和初始频偏补偿,再求出频率补偿后的各段数据与本地伪码的相关值并进行非相干累加;对相关峰峰值进行恒虚警检测和抛物插值.仿真结果表明,本文所提算法与传统双块补零算法相比,检测概率和参数估计精度大致相当,捕获时间降低80%,逻辑运算单元和存储单元分别减少64%和99%.同时给出了不同系统要求下的关键参数选取方法,使算法具有较高的实用性.

GPS信号P码直接捕获方法

GPS系统中P码主要用于提供精密定位服务。为保证扩频信号具有更高的扩频增益、更强的抗模仿和抗欺骗能力,必须实现P码的直接捕获。同时,对P码这种超长伪码捕获技术研究对于扩频系统信息安全保密传输具有重要的意义。针对传统的P码直捕方法消耗资源大捕获时间长的问题,采用了一种基于XFA ST短相关并行捕获的方法,并在M atlab平台上对该算法进行了仿真。分析表明该算法在减少资源消耗、实现快速捕获以及抗干扰方面具有较大的优越性。

P码直接捕获的研究

为保证GPS系统具有更高的抗干扰能力,需要实现快速的P码直捕。因此文中研究了P码直捕的可执行性,对XFAST、均值法和多普勒频域补偿等算法进行了研究。并将直接均值法进行改进,提出了XFAST与均值法相结合的方法,并在频域进行分段相干累加。仿真结果证明,此方法更有利于硬件实现。