应用频率误差修正的高灵敏度GPS信号捕获技术

为提高弱信号环境下GPS捕获的灵敏度和频率精度,分析了差分相干捕获的输出特性,并对捕获频率误差的分布性进行理论推导.在此基础上提出在捕获过程中将频率误差修正值通过反馈环路实时引入本地振荡器,使修正后的sinc项趋近于1.理论分析与性能评估结果表明,差分相干输出近似服从高斯分布,提出的方案在处理低信噪比的GPS信号时,灵敏度优于非相干法2 dB、标准差分法0.5 dB;在给定的积分时间下,捕获得到的多普勒频率均值与实际值的误差小于5 Hz,标准差小于20 Hz,而且具有捕获频率精度随积分时间增加而提高的优点,能够满足后续弱信号跟踪要求.

基于ZF频率误差修正的GNSS信号捕获算法

在分析微弱信号条件下残余多普勒对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)信号捕获影响的基础上,提出了基于迫零(zero forcing,ZF)频率误差修正的GNSS信号捕获算法,该算法将ZF的频率修正与快速改进的双块零扩展(fast modified double block zero padding,FMDBZP)算法有机结合,从而获得高精度的频率估计结果,并将修正项实时引入本地环路振荡器,减少了由多普勒频率误差引起的相关功率损失,理论分析和仿真实验表明,在给定仿真条件下,该算法能明显提高捕获性能,捕获灵敏度相对于FMDBZP算法有1.2dB的性能提升,残余多普勒频率估计的标准差小于2Hz。

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。