一种用于快速捕获低轨物联网信号的PMF-FFT改进算法

为了在高动态、低信噪比的条件下实现对低轨物联网信号的快速捕获,提出了一种用于快速捕获低轨物联网信号的部分匹配滤波-快速傅里叶变换(PMF-FFT)改进算法。首先,利用星历信息预估多普勒频偏,缩小频域搜索范围;然后,通过补零、加窗方法克服PMF-FFT算法的扇贝损失;最后,采用频域差分非相干累积提高低信噪比下的输出增益。仿真分析表明,所提改进算法在信噪比为-25~-15 dB时能提高低轨物联网信号的检测概率,搜索范围由15~35 kHz缩小为24.8~25.2 kHz。

基于匹配滤波器与FFT的伪码快速捕获方法及性能分析

针对GPS信号伪码捕获消耗资源大与捕获时间长的问题,采用匹配滤波器(MF)与快速傅里叶变换(FFT)相结合的方法。该方法有效结合了串行捕获与并行捕获的优点,在减少硬件资源的同时实现了信号的快速捕获。详细推导了该算法的理论,并在Matlab平台上实现了伪码捕获的仿真及算法性能分析。分析表明该算法较其他算法在减少资源消耗、实现快速捕获及抗干扰方面有较大的优越性,并可应用于下一代全球导航卫星定位系统(GNSS)信号的捕获,为新一代的卫星伪码捕获奠定了基础。

折叠匹配滤波器加FFT鉴频的伪码快速捕获方法研究

航天扩频测控中,多普勒频率达到上百千赫兹,而要求设备捕获时间为秒级。对如此苛刻的要求,目前只能使用匹配滤波器实现载波、伪码双并行捕获方法。针对扩频测控使用伪码长度较长,匹配滤波器占用资源过大,难以应用于实际的不足,提出了一种应用折叠匹配滤波器加快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）载波并行捕获的方法。该方法利用折叠匹配滤波器占用资源少的特点,克服了捕获速度与资源占用的矛盾,在不改变捕获速度的同时,达到了减少硬件资源的目的。

基于分段串行匹配滤波结合FFT的快速捕获方法研究与FPGA实现

随着GPS现代化的进行和我国北斗2卫星导航系统的发展完善,特别是GPS L5和北斗B3等长码的应用,传统的捕获方法消耗资源过大或者捕获时间过长,已经很难适应需要。在保证快速捕获的前提下,提出了一种分段串行匹配滤波结合FFT快速捕获的方法,有效的减少了资源的消耗和缩短了捕获时间。首先分析了这种捕获算法的原理和理论推导,并说明了其关键技术的实现。然后和其他两种捕获算法对比分析了SPMF-FFT捕获算法的优劣。最后通过研究该算法的性质,来说明该算法关键参数的设置。

基于部分匹配滤波器和FFT的捕获方法

针对传统捕获方法存在捕获时间较长且容易受到多普勒的干扰的问题,介绍了一种基于部分匹配滤波器与FFT相结合的捕获算法,并进行了理论推导。介绍了匹配滤波器与FFT相结合的捕获算法在FPGA中的实现方法,分析了其捕获性能。分析结果表明此捕获算法适用于较大多普勒范围的接收机环境下。

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%。

INS辅助的PMF-FFT快速捕获算法

为了快速地捕获卫星信号,研究了部分匹配滤波(Partial Matched Filter,PMF)算法及其参数选择依据。采用惯性导航系统(INS)辅助的PMF-FFT捕获算法,该算法首先利用惯性导航系统信息缩小信号捕获的2维搜索范围;同时,为改善PMF-FFT捕获算法的性能,在PMF过程中采用窗函数加权积分。结果表明,该捕获算法能够大幅减小平均捕获时间;且加窗后的PMF-FFT算法捕获性能更优。

一种快速的三维块匹配图像去噪方法

为了在不降低三维块匹配算法(BM3D)效果的基础上,提高其运算速度,提出一种基于积分图的BM3D的加速算法.在新的算法中,首先利用高斯滤波器对原图像进行粗去噪,再利用积分图计算块的相似性,在块的相似度计算过程中不再进行滤波.在BM3D的第二步维纳滤波中,经过对原算法计算过程进行相应的转换,也可将积分图应用于该阶段.实验表明,改进后的算法,不但保留了三维块匹配算法在去噪方面好的性质,而且运算时间缩短了近1/4.

一种新的匹配滤波器工程实现方法

在声呐信号处理中,为提高探测距离,可增加发射信号的长度,但这往往会超出FFT长度。利用强大的硬件平台,提出了一种新的水声信号处理中匹配滤波器的工程实现方法,即使用所有分段副本信号分别与回波信号进行匹配,选取最佳结果作为输出。仿真结果表明此方法可大大提高检测率。

基于多尺度结构特征的快速异源图像匹配

针对异源图像提出一种基于多尺度密集结构特征的快速匹配算法。算法首先利用Gabor滤波器逐像素提取图像中的结构响应,再根据主方向响应对多尺度结构特征融合,然后使用快速傅里叶变换在频域计算各特征分量图像之间的卷积,最后将卷积生成的系数矩阵求和计算出图像之间的相似性并选择相似性最大位置作为匹配结果输出。本文算法能有效适应异源图像间的非线性灰度变化和噪声干扰问题。测试使用可见光、红外、雷达图像组成的异源图像数据集对本文算法和现有算法进行测试比较,结果表明:本文算法的平均误匹配率最低,并且计算速度有明显优势。

一种精度改进的短时匹配滤波器和FFT的高速捕获算法

针对传统的短时相关和FFT(Fast Fourier Transform:快速傅里叶变换)相结合的高速信号捕获算法的优点以及不足之处,在该算法的基础上,提出了一种可以获得更高的捕获精度并且不需要大量增加FFT点数方法。该方法在获得相同的伪码精度的条件下,可以大大提高对载波多普勒频移的估计。仿真结果证明了该方法的正确性。更精确地捕获精度保证了GPS接收机能成功地进入跟踪状态。

定时同步与匹配滤波频域联合实现技术

为减少高速卫星通信系统运算量,提出了一种免混频的定时同步与匹配滤波联合的架构。该架构通过对滤波模块和同步模块的改进,将滤波器运算结果复用到定时同步模块中去,实现了使用一次快速傅里叶变换便完成信号的滤波和同步处理。不仅降低了系统复杂度,而且减少了运算量。理论分析和仿真实验表明,该结构在低信噪比和大时延环境下具有较好的估计性能,并且该结构通过模块间资源的复用,有效的降低了系统运算量,和Gardner算法相比,本文使用的方案可以减少大约70%的运算量,适用于高速解调系统。

基于加窗PMF-FFT的扩频信号捕获算法研究

介绍了基于FFT的伪码捕获算法,分析了部分匹配滤波(partial matched filter,PMF)积分时间长度的选择依据。提出一种加窗PMF-FFT的伪码捕获改进算法,该算法在PMF过程中采用汉宁窗对数据加权后进行积分,然后做FFT谱分析。详细分析了改进算法的性能。理论分析和仿真结果表明,与原有的算法相比,改进算法在相同FFT峰值衰减时,能够有效增大PMF的积分时间长度,减少FFT运算量,而在相同PMF积分时间长度时,能够有效降低FFT输出的峰值衰减,减小频谱泄漏,从而提高捕获性能。

一种新的高动态直扩接收机快速码捕获方法

针对接收信号存在大频偏的高动态直扩接收机伪码捕获时间长的问题,分析了高动态环境下匹配滤波检测器相关长度与相关后输出信噪比的关系,比较了相关后的几种检测算法的性能,分析了FFT校频技术的性能.在此基础上提出一种在高动态环境下的码捕获新方法,该方法采用分段匹配滤波相关、最大选择检测算法和二次内插的FFT校频技术.根据新方法设计了捕获电路模块.Matlab系统仿真结果表明,新的捕获方法可以容忍校正更大的频率动态范围,在较低信噪比下快速完成码捕获功能.

高动态多普勒条件下伪码快速捕获技术

在扩频通信中,伪随机码的捕获是系统的核心和关键技术。在高动态多普勒存在的条件下,传统的伪码捕获方法捕获时间较长。本文详细介绍了一种基于部分匹配滤波(Partial matched filtering,PMF)与快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)相结合的伪码快速捕获方法,使其对多普勒频移的使用范围大大提高,缩短了伪码捕获时间。最后用Matlab进行了仿真,验证了该方法的正确性和有效性。

大频差长地址码扩频系统快速捕获方案的设计与实现

该文基于离散时间信号处理分析了多普勒频移对捕获性能影响的表达式,给出部分匹配滤波器与FFT结合方案的原理。针对大频差长地址码扩频系统快速捕获问题,提出一种采用部分匹配滤波器与FFT结合算法的实现方案,在考虑捕获性能与实现复杂性间的折衷上,具有很好的灵活性。该方案应用FPGA与DSP芯片配合实现,应用结果表明该方案在移动卫星通信和直扩抗干扰通信中具有很好的应用前景。

一种高动态环境下COMPASS卫星信号快速捕获算法

在对传统的卫星信号捕获算法分析的基础上,提出了一种惯性导航系统(INS)辅助的基于部分匹配滤波器和快速傅里叶变换(FFT)相结合的捕获算法。在此算法中,利用惯性导航设备提供的信息计算多普勒频率,通过部分匹配滤波器和FFT相结合的算法并行搜索载波频率和码相位。该算法不仅能缩小多普勒频率的搜索范围,而且能够快速搜索码相位。仿真结果表明,此算法能够在高动态环境下成功捕获COMPASS卫星信号,并且明显减少捕获时间。

基于频域差分的“北斗”三号信号快速捕获算法

针对“北斗”三号导航信号快速捕获问题,提出了一种能够克服“北斗”三号信号中Neuman-Hoffman(NH)码跳变并提高“北斗”三号导航卫星信号B1I频点信号信噪比的快速捕获算法。该算法基于频域差分非相干的部分匹配滤波和快速傅里叶运算(Fast Fourier Transform,FFT)算法,利用加窗和补零的方式提高FFT的频点分辨率并抑制扇贝损失,通过频域差分的方式弥补相干积分时间短和非相干平方损失带来的信噪比不足。理论分析和仿真实验证明,该算法优于传统非相干积分,能实现“北斗”三号信号的快速捕获。

滤波截止频率对粗糙表面接触机理的影响

使用基于快速傅里叶变换和共轭梯度法的扩展干接触程序,以及基于Greenwood和Williamson接触模型(G-W模型)的接触求解方法,分析滤波截止频率对粗糙表面接触机理的影响。结果表明,粗糙表面形貌数据再处理时使用的滤波器滤波截止频率,对力-接近量关系有着明显的影响;G-W接触模型仅适用于波长较大的粗糙表面。因此,在G-W模型的各种应用中,应注意滤波截止频率对粗糙表面接触机理的影响。

一种提高PMF-FFT捕获算法多普勒频偏估计精度的方法

针对PMF-FFT伪码捕获算法在硬件资源有限情况下提高多普勒频偏估计精度的问题,提出一种新的两轮搜索的方法-基于PMF-FFT-三频点线性拟合两轮并行搜索方法。文中从分析PMF-FFT捕获算法多普勒频偏估计精度问题入手,阐述了仅增加少量资源即可提高估计精度的两轮并行搜索新方法。最后仿真结果证明新方法能够在较低信噪比下提高多普勒频偏估计精度。