遗传算法在微弱GPS信号捕获方法中的应用

研究了微弱GPS信号的捕获问题,以捕获时较低的虚警概率和较高的检测概率为目标,以累加时的粗捕获(C/A)码周期数和导航数据数,以及捕获门限等参数为决策变量,应用遗传算法(GA)来解决这一多目标优化问题。仿真结果表明,该方法能够有效地解决所提出的问题,所得解能够优化捕获时欲选取的参数,从而提高捕获性能。

基于概率统计方法的微弱GPS信号捕获算法

微弱GPS信号的信噪比较低,需采用更长的相干和非相干积分时间增强信噪比,提出一种从概率统计角度分析相干和非相干积分运算过程的方法。首先给出了复数下变频信号输入的相关运算表达式;然后推导了相干积分的相关输出数学期望和方差,计算出单元捕获失败的概率密度和概率表达式;最后,用Matlab对GPS信号的相干和非相干积分进行仿真。仿真结果验证了捕获失败概率表达式的结论,即由于高斯近似和非相干平均产生的性能损失,非相干积分的捕获性能比相干积分弱3.5 dB。

基于混沌振子的微弱GPS信号检测算法

针对微弱GPS信号的高灵敏度检测算法是当前室内环境下,GPS接收机捕获信号亟待解决的问题。由于混沌振子具有对周期信号敏感,对噪声免疫的特性,相轨迹会因为同频率周期信号发生明显改变。本文将其应用于室内环境下检测GPS信号,提出了基于Duffing混沌振子的微弱GPS信号检测算法;采用Leyapunov指数判定相轨迹所处的临界状态,辅助测量GPS信号的存在;将数值迭代方法应用于算法的实现。仿真结果表明,与传统的GPS信号检测方法相比较,基于混沌振子的检测算法可以快速捕获极低信噪比条件下的GPS信号,有效提高了捕获率和检测性能。

一种新的微弱GPS信号捕获算法研究

提出一种新的适用于GPS软件接收机的微弱GPS信号捕获算法。这种算法结合软件接收机中常用的循环相关和非相干的方法,采用相邻历元数据相乘的方法消除了非相干处理中的平方损耗。分析如何利用这种算法确定采样频率、相干积分时间、非相干积分时间等参数,并且对算法的性能进行验证。

基于BAP-UKF方法的微弱GPS信号多径参数估计

在室内、城市中心等恶劣环境下,多径效应已成为码跟踪的主要误差源。采用一种数据块平均预处理—无迹卡尔曼滤波器(BAP-UKF)方法来估计微弱GPS信号的多径参数,该方法采用数据BAP方法处理接收到的微弱GPS信号,以抑制噪声和干扰,提高接收信号的信噪比;经过BAP的信号通过多径相关器后的同相或正交相值,将作为UKF的观测量来估计码跟踪时的多路径的幅值、码延时、相位、载波多普勒等参数.仿真结果表明:该方法能够有效地估计出载噪比低至21 dB-Hz的微弱信号多径参数,从而证明了其有效性。

基于逐级干扰对消的微弱GPS信号捕获算法

为实现微弱GPS信号处理中接收到的信号存在强卫星信号干扰的情况下对微弱GPS信号的捕获,提出了一种基于逐级干扰对消的捕获算法,即依照卫星信号载噪比,由大到小逐级进行捕获,前一级的输入信号对消掉该级捕获的最强信号作为下一级的输入,再进行下一级信号的捕获,且捕获时由卫星信号载噪比自适应调整所需的累加时间,以期在最短时间内实现信号的成功捕获。采用逐级干扰对消捕获算法,可最大限度地减小强信号对微弱信号捕获的影响。理论分析及仿真结果表明,该方法具有更强的信号捕获能力。

微弱GPS信号矢量频率锁定环设计

载波跟踪环是传统独立式GPS接收机最脆弱的环节,针对弱信号环境下其比伪码跟踪环路更容易失锁的问题,本文给出一种基于矢量频率锁定环(vector-frequency lock loop,VFLL)的载波跟踪方法。给出VFLL理论推导及实现过程,并以最小二乘估计方法证明VFLL在载波跟踪性能上优于频率锁定环(frequency lock loop,FLL)。静止场景时9颗卫星实验结果显示,本文给出的方法能够实现14 d B/Hz微弱GPS信号的载波跟踪。

一种基于FFT块处理的微弱GPS信号检测新方法

针对微弱GPS信号的高灵敏度检测算法是当前遮蔽环境下GPS软件接收机捕获信号亟待解决的问题.作者提出了基于FFT块处理的1/4字节步进相干积分检测方法,较传统的1/2字节更替检测方法,增长了相干积分区间,更有效地利用了GPS信号,提高了微弱GPS信号的检测灵敏度,缩短了捕获时间.仿真结果表明,在信号长度不超过300 ms的情况下,该算法能成功捕获信号强度低至24 dB-Hz的微弱GPS信号.

一种新的高灵敏度GPS信号捕获方法

针对全球定位系统(global position system,GPS)信号的高灵敏度捕获问题,提出了一种基于阵列双稳随机共振(stochastic resonance,SR)的GPS信号捕获方法。该方法首先用部分匹配滤波器对GPS信号进行分段相关预处理,并进行二次采样,得到符合阵列双稳SR系统输入要求的信号,然后应用阵列双稳SR来提高其信噪比增益,最后利用FFT谱分析技术,实现快速高灵敏度捕获GPS信号捕获。实测和仿真数据表明,该方法对于GPS信号,特别是对于微弱环境下GPS信号的捕获,性能得到了很好地改善。

一种改进的基于FFT的GPS弱信号捕获算法

传统的GPS弱信号捕获通过延长相干积分时间来提高信噪比,但受到导航电文比特位翻转的影响,相干积分时间一般不超过20ms,且存在捕获算法运行效率不高等问题。针对在弱信号环境下有效克服比特位翻转并增加运算效率的问题,给出了两种翻转位预测算法。基于预测结果本文提出了一种改进的捕获方案,即舍弃存在位翻转的5ms数据从而消除其影响,并对其余数据进行15ms的"先累加后相关"分块相干积分。最后,利用Matlab仿真的信号对改进捕获算法进行验证并与传统捕获算法进行对比。结果表明,改进的捕获算法能有效地捕获到信噪比低至-40dB的微弱信号,将相干积分时间延长至15ms,相较于传统捕获算法捕获灵敏度更高,执行时间更短。

一种新的消除GPS互相关干扰的方法——Q路滤波法

在微弱GPS信号处理中,当接收到的信号中某颗卫星的信号能量比较强,而其他卫星信号都很微弱时,就有可能出现这颗能量比较强的卫星对其他卫星信号的捕获、跟踪产生干扰,这种干扰就是互相关干扰。通过研究现有的消除互相关干扰的方法,提出一种全新的方法——Q路滤波法,这种方法操作简单,并且可以完全消除互相关的影响。

高灵敏度GPS技术的研究进展

介绍了高灵敏度GPS(High-Sensitivity GPS)技术的研究进展及高灵敏度GPS技术的应用前景和研究意义。分析了GPS信号在室内、森林、城市等一般GPS接收机无法应用环境的特性,综述了高灵敏度GPS关键技术的基本原理。高灵敏度GPS技术的核心就是室内环境微弱GPS信号的捕获技术,重点介绍了捕获室内环境弱GPS信号的基本方法,总结了各种捕获算法的特点。

GPS微弱信号捕获跟踪算法

在GPS微弱信号捕获算法设计中,为提高捕获灵敏度,采用相干积分与非相干积分结合的方式消除数据码长度对相干积分增益的影响,采用差分相干积分减小非相干积分中的平方衰耗。为了提高信号捕获速度和精度,利用FFT工具进行伪码与载波频率捕获,采用延迟锁定环(DLL)与锁相环(PLL)实现GPS微弱信号的跟踪。最后对GPS微弱信号的捕获跟踪算法进行仿真实现。应用结果表明:通过仿真技术能有效地复现出捕获和跟踪载噪比为25dB.Hz-1的GPS微弱信号,差分相干积分捕获灵敏度比相干-非相干积分高0.8dB,频率捕获误差小于1.25Hz,码捕获误差小于0.1码元。