非基2情况下的GPS捕获算法优化

本文根据GPS捕获过程中相关运算的计算速度要求,针对常用频域FFT算法速度快、但规定采样点的点数N必须为2的整数幂的缺点,分析了如何利用Colley-Tukey算法对部分可分解的N值的相关运算进行优化,从而在时域算法保证精确度,同时又在速度上接近FFT算法。本文最后在Matlab环境下对算法进行验证。

基于Colley-Tukey算法对GPS捕获过程的优化

根据GPS捕获过程中相关运算的计算速度要求,针对常用的频域FFT算法速度快但规定采样点的点数N必须为2的整数幂的缺点,分析了如何利用Colley-Tukey算法对部分可分解的N值的相关运算进行优化,从而在时域算法保证精确度,同时又在速度上接近FFT算法。最后在Matlab环境下对算法进行了验证。

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GPS预捕获的算法研究及硬件实现

提出了一种优化的峰值检测算法,实现GPS快速捕获,可以快速高效地测量载波频率和CA码偏移量.将输入信号5714点数据平均采样为6个1024点数据样本,用6次FFT及IFFT完成一个频率的捕获,根据第一个样本数据预捕获的IFFT峰值决定是否进行后续5个序列的捕获,从而以较少的计算量完成载波频率和CA码偏移量的高精度捕获,满足实时性要求.

一种新型的GPS弱信号精捕获方法

为提高GPS接收机在低信噪比环境中的捕获精度和灵敏度,提出了一种新的弱信号精捕获算法。该算法采用差分相干积分缓解平方损耗,并利用积分结果的相位信息修正载波频率,使其估计精度不再受到频移搜索步长的限制。此外,该算法根据载波多普勒和码多普勒的比例关系,直接对本地码相位进行校正,保证了信号积累时间较长时不同相关峰之间的重叠性,有助于提高捕获灵敏度并能够得到接收信号末端精确的码相位。仿真结果表明,载波频率和码相位的估计误差分别小于20 Hz和1个采样点,在给定的信号积累时间下,本地码相位校正对捕获灵敏度的提升可达3.2 d B。

INS辅助高动态下GPS快速捕获半实物仿真研究

在INS/GPS组合导航系统中,当使用环境对GPS信号捕获的快速性有特殊要求时,运用外部信息辅助可以有效提高GPS信号的捕获速度。虽然GPS捕获算法在理论上已经比较成熟,但是在具体的工程实现中却存在诸多问题。本文针对实际应用需求,分析并建立了基于INS辅助的GPS快速捕获仿真模型,设计了相应的半实物仿真系统,并对该系统进行了多次动态仿真试验。对试验结果的分析表明,本文所采用的GPS捕获方法在实际的硬件环境中仍然有效,GPS在INS的辅助下不损失精度,而捕获速度可以提高两个数量级,满足实际系统需要。

基于System Generator的GPS信号捕获模块的实现

System Generator for DSP是业内领先的高级系统级FPGA开发工具.本文基于该软件设计并实现了4通道GPS信号捕获模块,其中包括平均采样、本地C/A码、FFT/IFFT运算、复数乘法运算、扫频控制和结果返回等6个模块,并利用Xilinx的Viertx-5XC5VSX50T-FF665芯片对模块进行了硬件协同验证.测试结果表明:设计实现的捕获模块能够准确地捕获GPS信号,与利用硬件描述语言的方法相比,本文的方法大大缩短了开发周期.

恒虚警GPS信号自适应捕获研究

在GPS信号衰减的环境下,针对信号强度和噪声水平都发生改变的情况,本文提出了将自适应结构应用于GPS接收机.相对于传统的自适应结构而言,本文针对GPS信号的特点,提出了新的GPS信号中噪声水平的估计方法.同时,与GPS接收机不同,传统的自适应结构中对多普勒频移有欠考虑.本文将自适应结构应用于GPS接收机的同时,考虑了可能发生较大多普勒频移的情况,并且提出了相应的解决方法.最后,通过仿真验证了本文提出方法的有效性.

一种简单快速的GPS信号捕获方法

结合一般的GPS信号捕获算法,提出了一种更为简单快速的GPS信号捕获方法。此方法在1 023个码片时间约1 ms,可以完成一颗卫星在一个多普勒频移下的全码捕获检测。FPGA仿真表明,与传统的捕获方法相比,所提方法减少了资源消耗与时间消耗,同时保证了能在一个C/A码周期内获取一个多普勒频移下的C/A码相位,捕获更简单快速。

CORDIC算法实现GPS信号捕获研究

在GPS接收机中,对GPS信号的捕获是最为关键的第一步。对GPS信号中伪码的初始相位和信号载频的估计是捕获的两个基本任务。在某些特定的环境下,比如室内、城市街道、树林,对信号的捕获变得困难。针对这个困难可以通过提高估计精度以减少估计误差带来的相关损失。但是信号累积和估计精度的提高都需要极大地增加运算量。本文提出了将CORDIC算法引入到GPS接收机,在保证大运算量的情况下,实现快速的计算时间。介绍了GPS信号捕获的基本原理,讨论了使用CORDIC算法的必要性以及实现方法。最后通过仿真验证了CORDIC算法能够有效提高GPS接收机的捕获速度。

基于LMS谱预测和小波分解的弱GPS信号捕获算法

弱GPS信号的捕获算法是高灵敏度GPS接收机的关键技术,首先介绍了传统的GPS捕获原理,在此基础上,参考小波分解对GPS捕获信号进行降噪处理的方法,并结合LMS谱预测降噪法,提出了LMS谱预测和小波分解混合弱GPS信号捕获算法。考虑到小波分解和LMS谱预测的降噪原理不同,对3种方法对GPS捕获信号的降噪效果进行了仿真和对比。仿真实验结果表明本文所提出的降噪算法与仅用小波分解和LMS谱预测相比最大输出信噪比分别提高4.29 dB和2.93 dB。有效地提升了GPS捕获信号的信噪比和接收机的灵敏度。

低信噪比条件下GPS信号捕获方法研究

为了有效地对低信噪比GPS C/A信号进行捕获,必须在捕获阶段克服比特跳变的影响,以充分利用上GPS信号的扩频增益。针对以上问题,对已有的PMF-FFT捕获算法进行了改进,并提出对低信噪比GPS C/A码信号进行捕获的方案。仿真分析证明,这种改进方案可以明显提高低信噪比C/A码GPS信号捕获概率,并在一定条件下可以提供比特跳变信息。

GPS软件接收机高精度定位和测速的研究与实现

在GPS软件接收机架构下,基于MATLAB软件平台,分析了捕获和跟踪方法.提出了一种仅利用采样数据计算伪距,并实现较高定位精度的方法.不直接测量某个历元的多普勒频移,而是测量在某一时间间隔内的多普勒频移之间的多普勒计数,实现高精度的测速.利用实际采集的GPS中频信号,通过仿真实验,实现了高精度定位和测速功能.实验结果表明,利用实际采集得到的GPS中频数据,在GPS软件接收机架构下,完成GPS全部基带信号处理以及定位和测速等,完整实现了一个接收机的功能.

基于SDR的GPS信号测试仪研制

针对特定测试要求，研制了GPS信号测试仪，利用产品化电路模块搭建硬件体系，研究基于SDR技术的GPS信号测试分析方法；描述各硬件模块间的接口设计、信号处理的过程及关键技术环节、系统技术指标；讨论基于SDR实现GPS信号捕获解调算法的注意事项，给出具体的数字变频及重采样算法。