软件GPS接收机信号搜索捕获的仿真实验研究

信号搜索捕获是基于软件无线电(SDR)技术的软件GPS接收机(SGR)的重要组成部分,同时也影响软件GPS接收机的工作性能指标。通过特定设计的硬件实验装置获取了真实GPS数字中频信号,利用Matlab分别在时域和频域范围对信号搜索捕获进行了算法仿真,同时对GPS信号中C/A码产生也进行了仿真。根据信号搜索捕获理论结合仿真试验结果,对时/频域两类处理方法进行了分析和比较,认为基于FFT的频域搜索捕获方法是软件GPS接收机工程实现的合理选择。

GPS软件接收机宽载噪比载波频率精确捕获策略

为给GPS软件接收机的跟踪环提供精确的初始条件,捕获后得到的载波频率应在几十Hz范围内,所以必须寻找一种既能精确测量载波多普勒频移,又能有较快运算速度的方法。针对这一特点,提出了一种载噪比较高时采用相位测量和较低时采用长相干处理的载波频率精确估计策略。利用Matlab仿真产生的卫星中频数据作为数据源对该策略进行验证,结果表明当输入信号的载噪比大于35.5 dB·Hz的时候,相位测量算法得到的多普勒频率值的误差保持在约10 Hz之内。对于微弱信号的捕获,如果将相干处理的时间从200 ms扩展到600 ms,捕获频率的误差从3 Hz减小到0.5 Hz。此外,与传统的FFT方法相比,该方法的加法和乘法运算量分别降低了96.2%和35%。测试结果体现了该算法的有效性和优越性。

GPS软件接收机信号的快速捕获与跟踪

根据GPS软件接收机对数据块进行信号处理的工作方式,研究基于快速傅里叶变换的循环相关法伪码快速捕获与跟踪技术。基于实测GPS中频数据,采用循环相关法在频域计算输入信号与本地信号的相关值,由相位关系得到精细载频。仿真结果表明,该技术能减少运算量,缩短捕获时间。得到的载频能满足跟踪环对频率分辨率的要求。对跟踪结果进行子帧匹配和奇偶校验后,可以获得导航电文信息。

GPS软件接收机捕获算法

研究了GPS软件接收机捕获算法;针对常规时域串行搜索算法速度慢和并行码相位频域搜索算法FFT计算量大等缺点,采用常规串行捕获算法和频域并行码空间捕获算法相结合的混合搜捕算法来实现对空中可见卫星的捕获;针对信号较弱情况下的卫星捕获,采用了非相关积分捕获算法;设计了中频信号仿真器,并使用其产生的仿真信号对捕获算法进行了验证。测试结果表明,混合搜捕算法能够为软件接收机提供较快的捕获能力,非相关积分捕获算法能够有效地实现微弱信号的捕获。

基于MATLAB的GPS软件接收机捕获与跟踪算法实现

研究了GPS软件接收机的捕获和跟踪算法,并基于Matlab软件平台和射频前端在PC上实现了GPS软件接收机样机。介绍了GPS软件接收机的结构和数据采集硬件,讨论了GPSC/A码的特性、产生原理以及捕获过程。针对传统的串行搜索算法慢的缺点以及高动态GPS软件接收机的特点,在该样机中实现了快速的基于循环卷积的并行捕获算法,并联合使用超前滞后环和对相位反转不敏感的科斯塔斯锁相环分别对码相位和多普勒频偏进行跟踪,解调得到导航电文。仿真和测试结果表明,使用GPS软件接收机进行信号处理的思想使用户在算法处理和软件升级等方面具有更大的灵活性,可应用于下一代任何全球导航卫星定位系统(GNSS)和空基增强系统(SBAS)接收机的设计。

GPS软件接收机信号捕获频率分辨率的研究

为了提高GPS软件接收机信号捕获的载波频率分辨率,在频域并行频率空间搜索捕获方法中,利用加大分析数据长度可以提高频率分辨率的优点,结合频域并行码空间搜索捕获方法,构成了一种混合搜索方法。仿真结果表明本方法在略微增加捕获时间的基础上提高了载波频率分辨率,保证了后续信号频率跟踪环节的准确性和快速性。

GPS软件接收机的频域相关捕获算法

GPS软件接收机在移植性、灵活性等方面具有很大的优势。本文从GPS软件接收机的角度讨论了GPS频域相关捕获算法。本文分析了算法的理论模型,并利用Matlab对算法进行仿真实现,成功地解算出GPS信号的码相位偏移和载波多普勒偏移。与传统的滑动相关算法进行了运算量的比较,证明了频域相关捕获算法的优越性。

GPS软件接收机中一种新的弱信号捕获算法

在软件GPS接收机中,捕获是接收机最先启动的工作模块,为保证接收机的高灵敏度,对捕获模块的指标要求严格。为了在弱信号环境下捕获GPS(global positioning system)信号,提出一种新的算法。该算法首先对1ms的数据进行分块和补零处理,然后通过对导航数据跳转沿的估计,延长了相干累积时间,综合考虑捕获时间和灵敏度,处理数据长度设置为280ms。仿真结果表明,这种算法能够捕获信噪比为-44dB的信号,同时确保较少的运算量和较高的灵敏度。

一种GPS软件接收机微弱信号捕获方法

提出一种通过累积相邻连续C/A码周期时间内的序列相关值的方法来捕获GPS微弱信号,并对该方法中涉及的技术细节进行理论推导,最后用实际接收的GPS中频数字信号对该方法进行对比验证。结果表明,该方法可以有效增加序列的相关峰值,并将相关峰值与噪声明显地区分开来,从而达到微弱信号捕获的目的。

GPS软件接收机捕获方法研究

为解决GPS软件接收机中频信号的捕获问题,首先基于FFT的并行码捕获实现了对基带信号的粗捕,对粗捕的捕获判决进行改进,采用自适应门限值调整方法,即基于次高峰判决,同时对次高峰的寻找采用开窗原理;然后利用FFT的频域分析方法进行精捕。与传统相位差分精捕不同,利用FFT频域内对中频信号进行精捕,通过增大FFT变换的点数来提高精捕频率的分辨率,同时具体给出了粗捕和精捕的具体捕获步骤以及主要的技术问题;最后利用一组GPS实测数据对上述分析进行了计算,实验结果表明:基于FFT的GPS信号的粗捕与利用FFT的频域精捕方法非常有效,捕获快速准确,可以满足GPS软件接收机的要求。

软件GPS接收机弱信号捕获方法

为了提高软件GPS接收机弱信号捕获能力,研究了软件GPS接收机弱信号捕获的方法,分析了非相干积分的损耗和增益,通过非相干积分方法提高接收机灵敏度,对于存在多普勒频移的信号采用频率补偿方法改善非相干积分效果,采用实验方法确定检测门限,达到较好的检测效果。采用平方法测量精确频率,分析了不同条件下平方法的输出增益,仿真实验证明,合理选择数据长度和求和时间可以较大程度地改善频率分辨率。

GPS软件接收机快速捕获算法研究

在与通用GPS接收机时域串行搜索捕获算法比较的基础上,详细讨论了基于FFT的频域圆周相关算法原理,分析了其理论模型与软件实现,并利用MATLAB对算法进行仿真实现,成功解算出C/A码的初始码相位与载波多普勒频移。实验证明频域圆周相关算法可以显著提高GPS信号的捕获速度,改善GPS软件接收机的捕获性能。

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.

高动态条件下SINS信息在GPS软件接收机信号捕获中的应用

目前卫星信号捕获主要采用自主搜索算法,在高动态环境下,由于信号存在较大的多普勒频移,且变化较为剧烈,导致自主搜索算法搜索范围变大、时间延长,通常不能满足高动态条件下的应用要求。本文在SINS/GPS松组合框架下,基于软件接收机的灵活性,利用SINS信息,使用FFT方法(并行码相位搜索算法)实现GPS信号的捕获,得到一种外部信息辅助搜索算法。仿真实验证明该搜索算法可快速有效地实现高动态GPS信号的捕获。该算法同样适用于GLONASS及我国的北斗卫星导航系统。

面向深组合导航技术的GPS软件接收机捕获算法

通过研究GPS软件接收机的捕获算法,在传统捕获模式基础上面向深组合导航技术,将外部其他导航系统给出的信息反馈入接收机,辅助信号捕获过程,可以使接收机的捕获速度提高数倍。在基于频域相关技术的捕获算法基础上,通过对频域数据进行分析研究,提出了利用伪距信息缩短相关伪码长度,利用多普勒频移信息缩小频率搜索范围以及截短频域信息减少相关运算量等三种提高算法效率,加快捕获速度的改进方案。通过建立捕获算法的仿真模型进行仿真,验证了改进算法的可行性,确定了改进算法的必要参数。仿真结果表明改进算法较普通算法在捕获速度、运算效率上具有显著的优势。

GPS软件接收机C／A码捕获性能的研究

作为软件GPS接收机的重要组成部分之一的信号捕获系统，其性能的好坏直接影响到软件GPS接收机的工作性能指标。通过特定设计的软件测试平台，对自主研制的软件GPS接收机进行了捕获性能的测试分析，得到了捕获性能与信噪比、虚警概率等因素的关系，最后给出了实验数据和分析研究。为软件GPS接收机的开发和研制提供了重要的技术参考。

基于GPS单频软件接收机的捕获与跟踪算法实现

在分析基于软件无线电全球定位系统(GPS)接收机结构的基础上,研究了GPS单频软件接收机的捕获和跟踪算法,并基于MATLAB平台在PC上仿真了GPS单频软件接收机样机。信号捕获采用基于快速傅里叶变换(FFT)的并行码相位搜捕算法;信号跟踪联合使用超前滞后非相干延迟锁定环和科斯塔斯环的跟踪环结构。采用实测数据对信号捕获、跟踪算法进行了分析和验证。结果表明:仿真的GPS单频软件接收机具备基本的基带信号处理功能。

基于简易差分相干积累的高灵敏度GPS软件接收机捕获算法

典型的高灵敏度捕获技术是利用非相干积累获得高处理增益,但是非相干积累会引入平方损耗。面向GPS软件接收机高灵敏度捕获应用,提出了一种新的基于简易差分相干积累的高灵敏度捕获算法。介绍了GPS接收机的捕获原理,推导了简易差分相干积累和非相干积累检测量的统计分布,阐述了新算法虚警概率和检测概率的计算方法。实际测试表明:新算法相对于非相干积累的性能更加优越,可以在400ms内实现-192dBW的高灵敏度捕获。

GPS软件接收机捕获和跟踪算法研究

研究了GPS软件接收机的捕获和跟踪算法,并在matlab平台上实现了GPS软件接收机,实现了快速的基于循环卷积的并行捕获算法,得到了可见卫星的初始相位和多普勒频移。使用了超前滞后环和对相位反转不敏感的科斯塔斯环分别对码相位和多普勒频移进行跟踪,成功解调出导航电文。

基于GPS软件接收机的C/A码捕获算法

为了尽量减少导航电文数据比特跳变带来的影响,在基于FFT的并行码相位搜索算法的基础上,采用两相邻毫秒数据进行捕获,再利用DFT细化频率估计,得到C/A码相位和较精确的载波频率。利用实际采集的数据进行实验,结果证实了该方法能快速有效地对C/A码进行捕获,为后续跟踪环路提供了良好的初始条件。