基于PMF-FFT的北斗B2a信号捕获算法研究

为了对北斗三号B2a信号进行快速且准确地捕获,提出了一种基于PMF-FFT的捕获算法。首先,通过建立数学模型,分析了PMF-FFT算法的特性;然后,对PMF分段长度、FFT运算点数、相关积分时间、非相干积分次数和判决门限等参数的选取进行了详细地分析;最后,利用Matlab工具对PMF-FFT捕获算法性能进行了仿真与分析,验证了算法的有效性,为算法的实现解决了首要问题。

北斗卫星船载导航信号并行捕获算法

信号捕获作为实现北斗卫星船载导航的第一阶段,也是最重要的一环,为此研究基于北斗卫星船载导航信号并行捕获算法,在短时间内捕获卫星信号,为船舶提供高精度的定位和导航服务。建立北斗卫星导航信号模型,依据模型生成的北斗卫星导航信号,采用傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,FFT)算法以及快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)算法,通过并行频率搜索和并行码相位搜索分别将伪随机码相位、载波频移的二维搜索变成一维进行并行搜索,获取北斗卫星信号的伪随机码和载波频移,实现北斗卫星船载导航信号并行捕获。实验结果表明,该算法可以成功地捕获船载导航信号,并且捕获耗时短;对船载导航信号的载波频率估计误差小。

一种二级分段PMF-FFT卫星信号捕获算法

针对在小点数快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)中,经典分段匹配滤波(Partial Matched Filtering,PMF)与FFT相结合的PMF-FFT卫星信号捕获算法存在增益损失,导致捕获灵敏度低、频率覆盖范围小和搜索速度慢的问题,提出了一种改进的二级分段PMF-FFT卫星信号捕获算法。截取部分FFT频率分量,缩短算法有效频率覆盖范围,以改善分段求和带来的包络增益衰减;采用在FFT频率分量中间位置追加搜索的方法,以改善FFT带来的扇贝损失;使用从粗略搜索到高精度搜索的策略,以减少搜索次数,提高搜索速度。仿真结果表明,相比经典PMF-FFT算法,在FFT点数不大于64点的情况下,改进算法能有效提高搜索增益和搜索速度,在8点FFT、125 Hz频率精度条件下,平均增益提升了22.19%,搜索次数减少了7.69%。

一种北斗三号短报文终端的快速捕获算法

北斗三号全球短报文通信系统可以满足全球、全天候、长远距离、高动态的使用需求。针对北斗三号短报文终端产品高动态使用环境的需求,文中提出一种快速的捕获跟踪算法,采用并行相关+FFT的传统架构,通过大量的仿真数据验证不同的并行路数和FFT点数下的捕获性能,最终实现12 km/s使用条件下的快速捕获。

GPS L2C CL码折叠联合快速捕获算法研究

GPS L2C信号是GPS L2频点增加的新型民用信号,与传统导航信号L1C/A码相比,GPS L2C信号的导航电文和伪码结构均作出了改进,伪码由数据和导频双通道组成,数据通道伪码周期20 ms,导频通道伪码周期1.5 s,伪码周期分别是C/A码的20倍和1500倍,较长的伪码有更好相关性以及抗干扰能力,但是长码捕获需要更长的捕获时间。对此,提出一种基于折叠技术联合CM码相位辅助实现CL码的快速捕获方法。在高信噪比和高采样率的工作环境下,通过实测数据分析验证,在伪码折叠次数为5次时,本文方法比时域并行的短码辅助长码捕获方法速度提升了77%,与利用XFAST直捕CL码相比速度提升了93%。

大多普勒环境下扩频信号快速捕获算法研究

弹道参数回传系统中,由于弹丸与地面接收机之间较高的相对速度,使地面接收机收到的信号产生很大的多普勒频移,导致其对伪码的捕获难度和捕获时间增加,影响武器在战场中的实时反应能力和打击精度。为了在较大的多普勒频移情况下快速地完成对扩频码的捕获,针对部分匹配滤波结合快速傅里叶变换(Partially Matched Filtering combined with Fast Fourier Transform,PMF-FFT)捕获算法中由FFT运算而导致的扇贝损失现象,分别分析了补零和窗函数法对扇贝损失的改善效果,提出了改进的窗函数结构来对PMF-FFT算法进行改进,对进入FFT运算的数据加改进的布莱克曼窗(Blackman)函数,使得系统的扇贝损失几乎为0。利用MATLAB工具,对改进之后算法的性能进行仿真验证。结果表明,改进后的算法可以明显提高系统的检测概率,大幅降低了平均捕获时间,显著提升了算法的捕获性能。

LEO卫星通信中的两阶段伪码捕获算法

针对低轨卫星通信中高动态和低信噪比引起的捕获概率低、频偏估计误差大的问题,提出两阶段伪码捕获算法.仿真分析结果表明:在低信噪比场景下,相对于PMF-FFT(partial matched filter-fast Fourier transform)伪码捕获算法,两阶段伪码捕获算法有更强的抗噪声性能、更高的捕获概率;相对于PMF-FFT和差分PMF-FFT伪码捕获算法,两阶段伪码捕获算法有最高的频偏估计精度.

BOC(10,5)卫星导航信号捕获算法研究及软件仿真

二进制偏移载波(BOC)调制是一种新的导航信号调制方式,能够实现频谱分离并能够充分利用整个频带,具有十分重要的应用价值和发展前景。详细分析了BOC(10,5)调制信号的特性,并对功率谱密度函数、自相关特性等进行了分析和仿真。提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的分段迭代快速捕获算法,旨在提高信号快速捕获的准确性。通过仿真验证表明,软件接收机成功实现了对BOC(10,5)调制信号的捕获,可以为导航信号处理算法研究以及导航接收机开发提供良好的技术支撑。

基于FFT的GPS信号快速捕获算法研究

GPS信号捕获是GPS接收机信号处理的关键技术之一,选择合适的捕获方法对接收机的工作性能有很大改善.传统的串行捕获算法计算量大,捕获时间长,无法满足GPS接收机实时处理的要求,而基于FFT的GPS信号快速捕获算法弥补了串行捕获算法的不足.通过MATLAB仿真对基于FFT的GPS信号快速捕获算法进行了仿真实验,并采用Monte Carlo方法对算法的频偏及码偏估计性能进行验证.仿真结果验证了FFT捕获算法的有效性和可靠性.

软件GPS接收机架构与捕获算法实现

为了将软件无线电技术应用于全球定位系统GPS(Global Positioning System)接收机,提出了一种符合目前硬件技术水平的软件GPS接收机设计架构;分析了软件GPS接收机信号捕获方法的要求;采用循环相关算法作为软件GPS接收机的信号捕获算法,在Matlab仿真环境下实现了相应的捕获程序,并使用GPS卫星C/A码信号采集数据进行了初步验证;初步验证结果表明这种捕获算法能够为软件GPS接收机提供快速捕获能力,同时不损失信号搜索的灵敏度,是一种适用而高效的软件GPS接收机捕获方法.

基于GNSS的虚拟应答器捕获算法的研究

应答器在欧洲列车运行控制系统ETCS(European Train Control System)和中国列车运行控制系统CTCS(China Train Control System)中都是重要的定位设备。为了提高定位精度,应答器必须高密度地布设在轨道上,增加了系统的建设成本和后期维护量。基于GNSS技术的虚拟应答器是采用GNSS接收机和相关软件实现应答器的功能,用于模拟一个真正放置在轨道上的应答器,保证列车运行的安全,提高列车定位的精度,降低建设成本和后期维护量。本文对虚拟应答器捕获半径的数学公式进行推导,在此基础上对捕获算法进行设计。通过设置仿真场景,分析接收机的输出频率、列车速度以及捕获率与捕获精度之间的关系,验证算法的可行性。

基于组合FFT的多核北斗软件接收机并行捕获算法

目前数字信号处理器已经由单核系统发展为多核并行系统,可通过并行执行任务加快信号处理速度。北斗C_(B2I)码是GPS C/A码码长的两倍,若使用传统捕获算法将会延长信号捕获时间。基于此问题,提出了一种基于组合FFT的并行捕获算法。该算法将信号奇偶点分开进行并行处理,可将单次FFT变换点数减半,并通过高效利用多核资源加快信号捕获速度。为了验证算法性能,对比了传统算法和改进后算法的PTP值。仿真结果表明,两算法PTP均值分别为2.961和2.938,改进后算法未降低捕获精度。最后,以多核嵌入式平台为基础分析了两算法的单核运算量,结果表明:当待处理的信号点数由1000增加到256 000时,改进后算法单核乘法运算量减少比例由33%增加到了40%,而加法计算量始终减少50%,改进后算法可达到快速捕获的效果。

GPS信号的差分相关捕获算法研究

随着人们活动范围的日益扩大和周边环境的日益复杂,低信噪比环境下捕获卫星导航信号逐渐成为国内外研究的重点。本文分析两种常用的改善检测统计量信噪比的方法:相干累加和非相干累加,指出它们各自存在的问题。引出差分相关捕获算法,详细介绍差分相关捕获算法,分析了其数学模型。从理论上研究差分相关捕获算法的性能,并借助MATLAB仿真,分析各个参数对算法性能的影响,同时与相干/非相干累加算法进行比较。

GPS软件接收机捕获算法的FPGA仿真

探讨了GPS软件接收机的前端采集数据结构、C/A码捕获算法原理、Virtex2p开发板原理.为了能在FPGA(可编程门阵列)上实现GPS信号并行捕获算法,采用了补零计算来弥补算法中采样点不基于2N的不足,并且在Simulink环境下运用基于FPGA的应用软件SystemGenerator进行了补零后的并行捕获算法的FFT模块、虚数乘法模块、平方模块等搭建编程.同时采用了Matlab中的M文件将采样数据仿真成模拟信号导入完成仿真实验,并将仿真结果与Matlab结果进行了相应的比较和分析,得到与Matlab结果同样的捕获频率.虽由于补零引起小于1个码元(16个采样点)的采样点误差,但不影响捕获结果,证实了System Generator在FPGA实现捕获算法可行性.

精度改进的B1频点快速捕获算法及FPGA实现

北斗静止轨道卫星电文传输速率高,电文翻转导致捕获算法的相关增益和频移搜索精度降低。针对这一问题,结合传统部分匹配滤波器与FFT捕获算法的优点,提出一种能够消除导航电文翻转提高频移搜索精度的快速捕获方法。首先给出算法的理论论证;然后将算法的有效性同传统算法比较;最后对算法的工程实用性通过FPGA平台进一步验证。算法仿真以及FPGA平台的测试结果表明,在获得相同伪码搜索精度的条件下,该方法能够消除电文翻转对多普勒频移搜索精度的影响,实现北斗B1信号的高精度快速捕获。

π/4-DQPSK调制快速位定时捕获算法的DSP实现

阐述利用一种新的π／4－DQPSK调制快速位定时捕获算法进行低速率数字移动突发通信，并利用TMSC54xDSP芯片实现该算法的关键技术。实验表明，较之常规算法，该算法能够更加有效地克服多普勒频移并快速实现位定时捕获。

北斗二代信号精频捕获算法研究

在北斗接收机中,载波的捕获速度和载波频率捕获误差影响着北斗接收机的性能。针对在处理精频捕获时传统算法计算量大的问题,提出利用载波相位对北斗二代导航信号进行精频捕获的算法。首先利用FFT循环相关对北斗信号实现快速捕获,然后通过去除C/A码的连续输入信号之间的相位关系对载波中频进行精频估计。利用卫星导航实验平台采集实际的信号对提出的捕获算法进行验证,结果表明,该算法降低了多普勒频率估计误差,估计误差在10 Hz以内,在卫星信号较弱时多普勒频率估计误差在50 Hz以内。所提算法对北斗二代接收机的设计具有一定的参考价值。

基于FFT的GLONASS中频信号快速捕获算法

为了提高GLONASS中频信号的捕获速度,根据GLONASS信号捕获的特点,引入离散傅里叶变换进行相关运算,实现并行捕获。实验利用实际采集的GLONASS中频数据,将传统的串行捕获算法与基于FFT的快速捕获算法在Mat-lab上进行了对比。实验结果表明,基于FFT的快速捕获算法大大提高了运算速度,减少了捕获时间,捕获方法也得到改进。

北斗信号捕获算法研究概述

北斗卫星导航系统,是我国研制的卫星导航系统,该系统可以提供精准的位置、速度和时间信息,对国防及民用生活具有重要意义。信号捕获在导航定位中占据重要的位置,直接影响到基带信号的后续处理。研究者们对北斗信号的捕获方法展开了大量的研究,但针对捕获算法的系统分类和概述较少。基于此,文中对国内外目前现有的捕获技术进行整理和综述,按照传统捕获、高灵敏捕获两个标准进行概括,并基于仿真实验分析和对比了不同捕获方法的性能。最后指出了目前捕获技术存在的主要问题以及需要克服的技术难点。

GPS L2C多普勒条件下精确模型及捕获算法

L2C信号是全球定位系统(GPS)从Block IIR-M开始应用的民用时分信号,其数据导频双通道保证了信号捕获较容易实现并且信号跟踪更加稳定。本文对其单通道捕获载波及伪码多普勒精确模型进行了详细的理论推导。L2C信号功率比L1C/A低1.5dB,需要更长累积时间,伪码多普勒会造成较大功率损失,比较了两种捕获算法,并对其中一种提出了修正,修正的算法解决了该算法在码周期较长的情况下出现部分相关值不正确的问题,并通过仿真证明该方法的有效性。