基于射频前端的GPS软件接收机设计与验证

介绍了基于硬件射频前端的GPS软件接收机设计与验证。针对GPS串行的搜索算法速度慢的缺点,采用了高速的并行码相位搜索算法;设计和实现了码跟踪环和载波跟踪环,并用载波环路来辅助码跟踪环路;综合考虑接收机的动态性和噪声影响,采用最优化设计思想,设计了GPS软件接收机最优环路带宽。采用GPS中频信号采样器采集实际GPS数据,对搜索和跟踪算法进行了验证。测试结果证明所设计的搜索和跟踪方法是有效的,使得用户在微弱信号处理、多路径处理和发展新的算法等方面具有更大的灵活性,为实际的高性能硬件GPS接收机设计提供的重要的基础。

北斗B1信号捕获跟踪算法的软件仿真研究

针对北斗B1频率的I支路信号,设计并实现了北斗软件接收机的基带处理部分;阐述了北斗B1频点信号的扩频体制和产生过程,并行码相位搜索捕获策略以及鉴相辅助跟踪环路,并设计了二阶数字环路滤波器;同时采用Matlab软件,仿真北斗中频数字信号,编码实现捕获跟踪算法,并分别通过对仿真信号和真实卫星信号的捕获跟踪,验证捕获跟踪算法的可行性,并提出锁频环辅助锁相环算法的改进思路;为进一步开展北斗软件接收机相关技术研究打下了基础。

关于脑信号传输的神经动力学分析

运用随机相变动力学理论和方法建立了一个由感知神经元集群、中间神经元集群和运动皮层神经元集群组成的神经网络模型.依据所建立的模型,分别考察了串并耦合、串联耦合以及单向耦合3种情况下,神经网络所表现的神经信息处理的动力学特征.研究结果表明,由给出的中枢神经系统神经信息处理的基本结构,能够大致反映反射运动和随意运动情况下,神经信息处理的基本特征.数值地证明了随意运动所引发的各个局部神经网络的兴奋,特别是运动皮层神经元集群的兴奋比反射运动条件下的兴奋大得多.反映了随意运动条件下,有更多的神经元参与了神经信息处理和兴奋性同步运动.

一种高灵敏度GPS信号捕获算法

为了提高GPS软件接收机在低信噪比环境下的捕获能力,提出了一种高灵敏度GPS信号捕获算法。将相干累积和差分相干累积算法有效结合,消除了平方损耗的影响,显著提高了信噪比;同时利用并行码相位算法减小了运算量,实现了快速高灵敏度GPS信号捕获。仿真结果和实际测试表明,新算法对于微弱环境下的GPS信号捕获能力强,处理增益高。

星载DBF Tx射频通道幅相误差校正

为了实现精确的多波束形成,该文提出了一种补偿卫星通信多波束系统发射通道幅相误差的校正方法,该方法在发射通道中同时注入多路正交码变换的校正测试信号,通过接收多路发射机的输出信号和,在基带校正算法单元利用正交码的时间相关性和IDFT并行处理的方法,同时得到多路射频通道的校正因子,并对得到的校正因子进行了归一化处理,消除了对通道中非线性器件的影响。仿真结果表明,该方法可以有效地补偿射频通道间的幅相不一致性,校正后的波束方向图接近理想的波束方向图。

GPS接收机P(Y)直捕方法研究

GPS接收机P(Y)直捕算法是基于存储的滑动相关搜索,并利用FFT将时频二维联合搜索变成时域一维搜索。同时,考虑位同步点已知的条件,接收资源池只需存储一段接收序列,缩短了捕获时间且利于硬件实现。仿真结果表明,多普勒频移为±5kHz时,所带来的峰值衰减为2dB左右,本地信号与接收信号对齐时出现明显的相关峰,很好地实现了捕获功能;提出了用"重叠分段补零FFT"操作实现并行相关,成倍降低了捕获时间;提出了利用位同步信息,避免了码极性翻转可能引起的信噪比损耗;针对码相位漂移,提出了优化捕获策略,可在短时间内完成重捕。

一种新型卫星接收机基带仿真研究

描述了一种新型的卫星接收机基带结构仿真与验证,基带结构设计采用双模态结构:一个仅仅用来执行搜索功能,该搜索采用频域的搜索方法;另一个执行搜索和跟踪功能,为了使搜索和跟踪使用同一基带结构,搜索采用时域的搜索方法。在基带结构验证中,码跟踪环采用简单的延迟锁定环DLL,而载波跟踪环采用二阶锁相环PLL。基于GPS中频信号采样采集实际GPS数据,对卫星接收机基带即搜索和跟踪进行了验证。测试结果证明所设计基带结构是有效的,使得用户在微弱信号处理、多路径处理和发展新的算法等方面具有更大的灵活性,为实际的高性能硬件GPS接收机设计提供了重要的基础。

GLONASS捕获系统中FFT核复用关键问题

根据GLONASS卫星信号组成和特性及其伪码捕获原理,运用并行码相位捕获算法在MATLAB环境下完成GLONASS卫星信号的捕获仿真,同时根据MATLAB下建立的仿真平台,设计了基于此方法的FPGA具体实现电路;为了满足FFT运算点数的要求,采用数据Sinc内插滤波器对数据进行精确内插,将输入的62000点数据内插为4096点,同时为了复用FFT核,分别采用了加快C/A码读取速度的方法、运用状态机的状态值加上数据指数项的数据截位方法;最后通过Xilinx的ISE软件调用Modelsim对整个捕获模块进行仿真.仿真结果表明:该系统实现了GLONASS信号的捕获,满足了接收机系统功能和性能的要求,可直接用于GLONASS实时接收机系统的设计中.

并行和分布式计算机监测系统的全局时钟设计

在分布环境下高度精确、可靠并且具有容错和检错能力的全局时钟是并行和分布式计算机监测系统中一个极其重要的组成部分 ,它直接决定了分布环境下监测工作的精度以至最终的监测分析结果 .本文以并行和分布式计算机监测系统 MS- 1为例 ,介绍了一种全局时钟设计方案 ,这种设计方案结合数字技术和锁相技术 ,采用容错和检错设计 ,具有理想的精度和可靠性以及很低的连接成本 .事实上 ,该时钟的设计思想可适用于任何分布式实时系统 .

基于伪随机码的微波着陆系统自适应测距方法

针对微波着陆系统(MLS)测距与测角功能分别独立工作带来的高复杂度、低机动性的问题,提出了基于伪随机码的自适应测距方法。该方法首先利用测距信号过采样后的欠采样值通过多周期伪码的并行频率搜索完成伪码捕获、多普勒频移精确估计和数据字提取,实现自适应测距;然后通过确定过采样值翻转点实现伪码跟踪,减小测距误差。仿真分析表明伪随机码可以被快速、准确地捕获跟踪,从而验证了方法的可行性。

基于合成相关函数的BOC(n,n)型信号捕获算法

针对BOC信号的自相关函数多峰性导致捕获模糊度的问题,通过分析BOC自相关函数及已有的捕获算法,结合并行码相位捕获的传统方法,提出了一种新的基于合成相关函数的BOC(n,n)型信号的捕获算法。该算法利用BOC(n,n)信号自相关以及BOC(n,n)和PRN码互相关,经移位±Tc/2、求和、取模、平方运算而实现。理论和仿真结果表明,该算法可以移除自相关函数的副峰,显著提高主峰峰值并且保证自相关主峰宽度,具有较好的捕获性能,且计算量小,易于实现。

GPS信号捕获算法Matlab/Simulink仿真

为了评价GPS信号并行码相位捕获算法、并行频率捕获算法、线性捕获算法3种常见捕获算法捕获性能的优劣,采用Matlab/Simulink工具对其捕获效果进行仿真分析。首先理论分析三种捕获算法的优劣,再用Simulink模拟信号源,M文件实现捕获过程的方式,并以捕获时间作为标准,得出并行码相位捕获所用时间最短,并行频率捕获时间相对较长,线性捕获最慢的结果。这些算法的仿真实现和捕获性能的比较,对接收终端捕获模块的研发工作具有一定的参考与指导作用。

GPS L5并行码相位捕获算法仿真分析

GPS L5信号是GPS现代化中一个新的民用信号。基于此,从Galileo信号及其捕获算法的简单分析引入GPS L5信号并行码相位搜索的研究,并对GPS L5信号的捕获进行仿真分析。通过研究表明,在GPS L5并行码信号捕获中,双信道并行码相位搜索算法的捕获能力最强但计算量最大。pilot channel并行码相位搜索算法的计算量与data channel并行码相位搜索算法的计算量相同,但捕获能力比双信道并行码相位搜索算法强。

GLONASS卫星信号的捕获及其仿真

本文通过介绍GLONASS卫星信号的组成和特性,分析了广泛用于卫星信号捕获的串行二维搜索捕获算法的算法原理;在考虑算法实现所需要的时间和涉及的计算量的前提下,分析了计算量较少,捕获时间较短的并行码相位搜索和部分匹配滤波两种捕获算法,对两种算法的算法流程进行了详细的分析,并利用matlab对算法进行仿真实现,成功解算出GLO-NASS信号的码相位偏移和载波多普勒偏移,验证了两种算法在GLONASS信号捕获中的可行性。

频率可调的双路相位编码微波信号系统

提出一种在单输入情况下同时产生两路任意相位编码微波信号的方法,不仅可以保证编码信号180°的相移,还可实现编码信号的频率大范围调谐.建立由一个双平行马赫曾德调制器和一个保偏布拉格光栅组成的系统,激光输入双平行马赫曾德调制器调制后,通过保偏布拉格光栅与偏振分束器的共同作用产生两路偏振正交的±2阶边带.其中一对边带经过相位调制器调制后与另一对耦合,最后输出两个光电探测器拍频得到高频率、低噪声的相位编码微波信号.仿真结果表明,通过调节驱动信号的频率,可得到5~100 GHz的一系列四倍频相位编码微波信号.还原的相位信息与脉冲压缩比均和理论值吻合,证明了所提方法具有良好的脉冲压缩性能.

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。

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。

一种新的BOC(n,n)型信号无模糊度捕获算法

针对BOC信号的自相关函数多峰性导致捕获模糊度的问题,通过分析BOC自相关函数及已有的捕获算法,结合并行码相位捕获的传统方法,提出了一种新的合成相关函数的BOC(n,n)型信号的无模糊度捕获算法。该算法利用BOC(n,n)信号自相关以及BOC(n,n)和PRN码互相关,分别平方取模、求差,再取模、求和运算而实现,理论和仿真结果表明,该算法可以移除自相关函数的副峰,显著提高主峰峰值并且保证自相关主峰宽度,具有较好的捕获性能,易于实现。

GPS信号捕获跟踪算法研究与验证

GPS信号的捕获与跟踪是软件接收机的重要环节。研究了GPS信号的并行码相位搜索捕获算法和基于延迟锁相环(DLL)和科斯塔斯(Costas)锁相环两个环路的跟踪算法,通过信号采样器采集实际GPS信号,利用下变频得到的中频信号对捕获跟踪算法进行了验证,结果表明该算法能够有效地捕获跟踪实际GPS信号。

一维液晶全息编码相控阵天线设计与实现

针对小型极化相控阵雷达精确信号目标探测应用背景,为降低传统T/R相控阵天馈系统设计及调试复杂度,满足低功耗、低损耗、低成本制造、轻薄等应用需求,提出了一种液晶全息编码相控阵天线.主体采用小型化全息辐射单元、慢波结构、平行板波导馈电系统构成的一维全息电控扫描相控阵天线,利用成熟液晶面板制造工艺,通过控制全息辐射单元下方液晶分子的偏转状态调节天线谐振频点,组成全息编码相控阵天线.天线结构通过仿真优化确定,并在实物加工和测量基础上通过全息优化算法及电压灰度控制降低由耦合作用引入的副瓣性能恶化度,用梯度递减的搜索算法结合适当的目标函数优化算法实现方向图的最优控制.实测结果表明,该天线的波束扫描角度达到±49°,经过算法优化后,波束指向角准确度改善3°,旁瓣抑制电平改善1.7 dB.