改进差分相干累加算法的北斗卫星导航弱信号捕获

以提升北斗卫星导航能力为目的,设计了改进差分相干累加算法的北斗卫星导航弱信号捕获方法。该方法通过构建北斗卫星信号模型,利用该模型获得北斗卫星导航中频信号;然后以改进差分相干累加算法为基础,建立北斗卫星导航弱信号捕获模型,将北斗卫星导航中频信号作为该模型的输入,经过北斗卫星导航弱信号捕获模型对中频信号块实施累加处理和多普勒圆周位移搜索,以及快速傅里叶变换和反傅里叶变换等步骤后,通过判断北斗卫星导航弱信号捕获判决,输出北斗卫星导航弱信号捕获结果。实验结果表明:该方法在捕获北斗卫星导航弱信号时的运算量较小,可有效捕获-36dB的北斗卫星导航弱信号,同时其捕获概率较高,应用效果较为显著。

基于DBZP差分相干的GPS信号捕获算法

针对弱信号环境下全球定位系统(global position system,GPS)信号捕获问题,提出了一种基于双块零拓展(double block zero padding,DBZP)差分相干捕获算法。该算法将快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)、DBZP、差分相干及频率误差修正等4项技术有机结合,从而有效减小了在FFT计算过程中由大多普勒频移引起的码片速率变化而造成的相关功率损失,同时也削弱了残余多普勒频率造成的功率损失。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在仿真数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获灵敏度提高了约2.8dB,并在给定的积分时间及载噪比下,捕获频率误差的标准差小于20Hz;在实验数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获结果信噪比提高了约3dB。

基于简化差分相干积累的北斗B1频点信号精捕获算法

北斗卫星信号的捕获速度、灵敏度及精度将直接影响接收机的性能指标.本文提出了一种提高北斗导航卫星B1频点信号检测信噪比的精捕获算法,该算法基于简化差分相干积累(SDCI)的短时匹配滤波器(STMF)和快速傅里叶变换(FFT)运算(STMF_FFT).为了保证在降低FFT运算量和提高信号检测概率的条件下,获得更精确的多普勒频率估计,采用逼近效果较好的切比雪夫线性最小二乘曲线拟合法得到多普勒频移的精确化估计值.理论分析和仿真验证表明:本文提出的SDCI算法比非相干积累算法获得的检测信噪比高约3.2 dB.

GPS信号差分相干累积捕获技术

针对传统GPS捕获算法不能实现微弱GPS信号捕获的问题,在实现长相干积分时间的前提下,采用差分相干累积法,在传统非相干处理的流程中引入了差分处理技术,使该算法融合了相干积分法和非相干积分法各自的优点,不仅解决了相干积分法对导航数据位翻转敏感的问题,而且减少了非相干积分法的平方损耗影响.此外,还对相干积分法和非相干积分法的弱信号捕获性能分别进行了比较分析.实验结果表明:在20 ms积分时间的条件下,差分相干累积法的灵敏度仅比灵敏度最高的相干积分法少1dB,而运算量仅为该算法的0.25%,最适于微弱GPS信号捕获.

基于平均相关和差分相干累积的微弱GPSC/A码信号精密捕获算法

针对弱信号条件下GPS C/A码捕获问题,提出一种基于平均相关和差分相干累积的码捕获算法。首先,引入相干能量最大值与第二大值的比值作为判决变量,仿真了各种捕获算法的虚警概率得到最佳的判决门限;然后,通过设置的判决门限获得不同多普勒频率偏差及信噪比条件下的检测概率;最后,比较了所提差分相干累积算法、相干非相干累积算法以及非相干累积算法的捕获灵敏度。仿真实验表明,在相同接收数据长度的情况下,采用差分相干累积算法比其他2种算法提高捕获灵敏度约2 d B。

基于差分相干后积累的伪码信号检测方法优化与分析

差分相干后积累是近年来提出的一种伪码信号检测新方法,其虚警概率存在精确解析式,但较难推导其检测概率的理论公式。文献多是通过不同理论近似方法获得其检测概率,但理论近似存在较大误差,不适用于对参数的优化。本文采用理论模型与数值仿真结合的方法分析差分相干后积累的检测性能,并基于检测损耗最小化准则研究了中频积累时间的优化。此外,还比较了差分相干检测方法与传统非相干检测方法的最优性能,结果表明前者优于后者。

高灵敏度卫星导航接收机的差分相干积分算法

积分算法的选择是高灵敏度卫星导航接收机的关键技术,它影响着接收机的灵敏度以及硬件相关器的设计方法。差分相干积分应用于高灵敏度接收机能够减小传统非相干积分的平方衰减。理论分析与数据实验的结果表明差分相干积分的检测性能平均优于非相干积分约0.75dB。

水声通信中差分相干检测及其相位补偿方法

水声通信中的多普勒(Doppler)频移和水声信道的时变性等因素影响着载波跟踪效果,最终使得接收机性能下降。常规差分相干检测技术能为PSK调制提供天然的载波同步但抗码间干扰能力很差且当载波偏移较大时的性能也受到很大影响。针对这一问题,提出了一种自适应差分相干检测算法及其相位补偿方法。该算法将线性均衡器和差分相干检测器有机结合,降低了检测的均方误差并成功地抑制了多径的影响。利用一种新的相位补偿方法对均衡前的信号先进行相位补偿,跟踪信道引起的相位变化,进一步提高了系统抗载波频偏的能力。在实际湖试信道条件下的4DPSK性能仿真表明:在10Km的距离上,应用常规的相干检测算法无法对存在标准频率偏移在0.01以上的情况进行正确检测,但自适应差分相干检测算法经过相位补偿后,处理存在大频偏(标准频率偏移在0.02到0.04之间)的情况时,同样误码率下比原来节省2～4dB的信噪比。

基于批处理与差分相干的GPS信号捕获算法

研究全球导航卫星系统,针对传统方法难以实现微弱GPS信号的精确捕获,影响后续的信号跟踪及导航电文解码等问题,提出了提高信噪比的一种新方法。由于批处理在导航数据位跳变时会存在隐患,而差分相干积分没有积分累加过程,采用基于批处理的手段结合差分相干积分,在传统批处理的流程中加入差分相干积分的处理,使捕获算法融合两者的优点,为高灵敏度GPS接收机的实现提供技术保证。仿真结果表明,方案能够较好地捕获到载噪比低至17dB-Hz的GPS信号。

四分法和差分相干结合的北斗弱信号捕获算法

针对弱信号条件下传统卫星信号捕获算法无法满足用户需求的问题,在对接收信号进行傅里叶变换的基础上,提出了一种利用四分法估计导航数据比特跳变位和差分相干累加方法相结合的北斗弱信号捕获新算法。与基于FFT的半比特交替和相干累加结合的捕获方法比较可知,该算法数据利用率高,对噪声有良好的抑制效果。仿真结果表明,该算法可实现-38 d B信噪比条件下的北斗弱信号捕获,并可进一步提高软件接收机灵敏度。

基于简易差分相干积累的高灵敏度GPS软件接收机捕获算法

典型的高灵敏度捕获技术是利用非相干积累获得高处理增益,但是非相干积累会引入平方损耗。面向GPS软件接收机高灵敏度捕获应用,提出了一种新的基于简易差分相干积累的高灵敏度捕获算法。介绍了GPS接收机的捕获原理,推导了简易差分相干积累和非相干积累检测量的统计分布,阐述了新算法虚警概率和检测概率的计算方法。实际测试表明:新算法相对于非相干积累的性能更加优越,可以在400ms内实现-192dBW的高灵敏度捕获。

基于广义差分相干累加的高灵敏度GPS捕获算法

分析传统的非相干累加算法和差分相干累加算法的性能,针对传统捕获方法性能的不足,给出一种基于广义差分相干累加的高灵敏度GPS捕获算法。该算法采用多路差分相干累加的实现方法,不增加预相干累加时间即可达到理想的噪声压制效果,与传统算法相比具有更好的噪声压制性能。文中还分析了该算法受数据比特跳变和残留载波多普勒频移的影响。仿真结果表明,与传统算法相比,广义差分相干累加算法可以使捕获灵敏度提高3dB左右,能够在无辅助信息条件下使用400ms的采样数据捕获到强度为-150dBm的信号。

PC-FFT:一种时频协同的差分水声OFDM信号ICI抑制方法

载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)是制约差分水声正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号检测性能的瓶颈性因素。本文提出了一种时频协同的新型ICI抑制方法,称为分段-单频率校正快速傅里叶变换(Partially-Single-Frequency-Corrected Fast Fourier Transform,PC-FFT)。具体而言,首先,PC-FFT在时域上以OFDM符号时长为单位,对接收信号做互不重叠的均匀划分,化快变信号为多段准静态信号;其次,在频域上对每段短信号分别在一个频点上做补偿;最后,线性加权每一段补偿短信号的傅里叶变换输出,输入差分检测器。为了确定权重和补偿频率,本文建立了以二者为变量,以最小化信号检测均方误差为目标的优化问题。在该问题中,权重与补偿频率高度耦合,致使其严重非凸。为了降低复杂度,本文设计了一种坐标轮换下降的算法,其基于特征值分解求解权重,基于梯度下降法求解补偿频率,二者交替执行直至收敛。仿真和实测水声信道的测试结果均表明,在大多普勒频偏下,相较现有的部分快速傅里叶变换(Partial Fast Fourier Transform,P-FFT)、分数快速傅里叶变换(Fractional Fast Fourier Transform,F-FFT)和分段频移快速傅里叶变换(Partially-Shifted Fast Fourier Transform,PS-FFT)等方法,PC-FFT具有更好的ICI抑制性能。具体地,当载波数为1024、多普勒因子达3.5×10^(-4)、信噪比在10~30 dB范围变化时,PC-FFT相较于PS-FFT可将均方误差降低55.08%~67.64%,而P-FFT和F-FFT几乎无法工作。

光辐射脉冲的相干差分接收

光辐射传播介质的特性和信号在光学信息系统中传播的测量,同许多问题有关,这些问题取决于对接收系统参数的要求.光辐射的测量有直接光电探测法和相干探测法.后者较前者具有最高的灵敏度,但在成套设备中最佳接收条件是难以实现的,其原因是,在这里传输介质带来的相位起伏导致在空间和时间坐标上按随机规律分布的信号相干度下降,这种情况起相当大的作用.

一种适用于弱信号的混合差分位同步算法

在弱信号条件下，导航信号跟踪频率偏差大，针对传统位同步算法同步增益低，位同步时间长的缺陷，提出了一种混合差分位同步算法。该算法采用短的相干累加方法，提高了信号的相干增益；同时，利用远距离差分方法，该算法提高了位边界的识别概率，从而提高位同步算法的增益。实验结果表明，该算法保持了良好的频率偏差容限，在 50Hz 的频率偏差范围内具备良好的同步性能。相较于传统的差分位同步算法，该算法的同步增益提高了3～7dB。

基于FPGA的高动态弱扩频信号捕获方法

针对传统方法对高动态大多普勒信号捕获存在困难以及FPGA资源的限制,提出一种基于多路FFT相关的捕获方法,有效提高了多普勒捕获范围,减少了FPGA资源消耗。算法共分为粗捕获和精捕获两步进行,首先通过并行多路与伪码循环相关和差分相干来进行多普勒频偏粗捕获以及伪码延迟计算,然后通过快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT)得到多普勒精捕获频偏。通过粗捕获过程中的分路下变频,大幅度提高了多普勒捕获范围;通过差分相干,降低噪声对信号与本地伪码序列相关值的影响。仿真结果表明,所提出的捕获方法可以在信噪比为-25 dB的条件下,对频偏为-300~300 kHz的扩频信号进行精确捕获。

改进的GPS弱信号差分捕获方法研究

捕获是GPS接收机信号处理中的关键部分,在微弱信号情况下,传统的弱信号捕获方法不能很好地捕获到卫星信号,采用一种改进的GPS弱信号差分捕获方法来进行捕获研究。并对一组GPS的数据信息,分别采用以上2种方法对其进行捕获仿真。结果显示,新方法可以捕获到较微弱的GPS信号,提高了接收机的灵敏度。

GPS弱信号的半比特差分捕获算法

针对微弱信号情况下,传统的信号捕获方法不能很好地捕获到卫星信号的问题,提出一种半比特差分捕获算法,用于实现对微弱GPS信号的捕获。同时与半比特交替算法进行了比较。通过对一组GPS数据信息的捕获仿真实验,比较捕获效果。结果显示,这种新算法可以捕获到微弱的GPS信号,提高了接收机的灵敏度。

北斗B1 MEO/IGSO卫星信号的差分捕获算法

针对北斗B1频段MEO/IGSO卫星上NH码调制导致捕获难度增大的问题,对GPS所用的差分捕获算法进行改进,得出了一种适合北斗B1 MEO/IGSO卫星的捕获算法。通过本地生成经NH调制的C/A码作为新的伪随机码,加长相干积分时间,以差分累加的方式对相干积分结果进行运算,并按照累加结果最大准则判断差分项的符号,找出最佳搭配组合。仿真结果表明,改进算法能提高2 d B^3 d B的增益。

相干差分吸收二氧化碳激光雷达仿真与误差分析

阐述了相干差分吸收激光雷达(CDIAL)探测大气二氧化碳(CO_(2))的原理,设计了1.57μm波段微脉冲相干探测系统,并对系统的回波信号进行了仿真。通过仿真计算分别探究了温度、压力、波长等因素对差分光学厚度计算及CO_(2)体积分数的反演精度的影响。仿真结果显示:当波长漂移为0.5 pm、温度不确定度为1 K、压强不确定度为1 h Pa、水汽体积分数测量不确定度为10%时,这些参数引起的总体误差为0.45%;在大气中CO_(2)的体积分数为4×10^(-4)时,微脉冲相干激光雷达探测CO_(2)体积分数的测量误差约为1.8×10^(-6)。