频域叠加的大频偏导航信号捕获算法

在卫星导航接收机的设计和实现过程中,信号捕获是卫星信号同步的关键步骤。只有捕获到了正确的相位和多普勒信息,才能初始化跟踪环路,进而完成信号的同步。针对高动态接收机在大频偏条件下实现信号捕获需要进行多次频域搜索,计算量成倍增加的问题,该文以GPS系统为例,分析了多普勒频偏对相关峰的影响,利用频域叠加技术设计了在多普勒频移过大条件下的信号捕获方案。分析结果表明,该捕获方案可以完成大频偏下的信号捕获,降低了多次频域搜索带来的计算量,并且具有较好的捕获性能。     

GPS弱信号捕获算法研究

随着GNSS的广泛应用,许多新技术和新领域对GNSS弱信号捕获提出了新要求,其关键技术之一就是弱信号捕获跟踪算法的实现。在相干积分和非相干积分的基础上,通过相位补偿和时延修正、奇偶分路等方法,可以在盲搜索中捕获到比正常信号低25dB的弱信号,实现了对粗捕到的弱信号进行载波频率精化,并分别利用仿真数据和实测数据验证了算法的正确性。此外,分析了信号相位翻转对信号捕获的影响,对GNSS弱信号应用领域具有重要的参考价值。     

弱GPS/GLONASS信号捕获算法研究

本文给出了GPS/GLONASS双模接收机的总体设计方案,重点对弱信号环境下的接收机信号捕获进行了讨论,采用并行码相位搜索方法和改进的循环相关算法分别对GLONASS信号和GPS信号进行捕获;并利用真实数据对双模接收机性能进行了仿真研究,重点对接收机捕获弱信号的能力,以及在不同信噪比和不同累加数据长度下的捕获概率进行了讨论,结果表明该双模接收机在不需要较长数据长度的情况下能够捕获低信噪比环境下的卫星导航信号,提高了接收机的灵敏度。     

GNSS双频兼容互操作接收机信号捕获方法

随着我国北斗导航系统“全球组网”序幕的拉开,设计实现接收机的兼容互操作功能已变成接收机设计领域的一个研究热点。文中针对GNSS双频兼容互操作接收机信号捕获环节设计中遇到的处理时间长、捕获精度低、硬件资源消耗大、兼容性差等问题,设计一种基于频域处理的信号捕获算法。该算法在传统频域捕获的基础上,优化频域转换资源利用与遍历方式,在能量累加方面加入相干与非相干累加方式,达到微弱信号捕获。借助Xilinx软件Vivado及其仿真工具,对整个捕获系统进行了仿真实现,验证了算法设计的准确性,本算法可以捕获信号功率-135 dB以上的信号,可捕获的载波多普勒频率范围满足实际工程需求。在实际工程验证中,本算法能较好地满足工程应用性能要求。      

改进差分相干累加算法的北斗卫星导航弱信号捕获

以提升北斗卫星导航能力为目的,设计了改进差分相干累加算法的北斗卫星导航弱信号捕获方法。该方法通过构建北斗卫星信号模型,利用该模型获得北斗卫星导航中频信号;然后以改进差分相干累加算法为基础,建立北斗卫星导航弱信号捕获模型,将北斗卫星导航中频信号作为该模型的输入,经过北斗卫星导航弱信号捕获模型对中频信号块实施累加处理和多普勒圆周位移搜索,以及快速傅里叶变换和反傅里叶变换等步骤后,通过判断北斗卫星导航弱信号捕获判决,输出北斗卫星导航弱信号捕获结果。实验结果表明：该方法在捕获北斗卫星导航弱信号时的运算量较小,可有效捕获-36 dB的北斗卫星导航弱信号,同时其捕获概率较高,应用效果较为显著。     

GPS中频信号快速捕获技术分析

为解决GPS中频信号快速捕获问题,在介绍GPS码相位和载频信号捕获原理的基础上,重点阐述了基于FFT的并行GPS中频信号快速捕获方法,同时在非相干累加、接收信噪比、先验信息等方面分析了提高中频信号快速捕获的可能性,最后利用一组GPS实测数据对上述分析进行了的仿真计算。仿真结果表明基于FFT技术的中频信号快速捕获方法具有抗干扰、捕获速度快和检测低信噪比信号的能力,可以满足GPS软件接收机定位的要求。     

GNSS多模接收机捕获模块的FFT算法设计

随着全球卫星导航系统(GNSS)及物联网技术的不断发展,GNSS多模接收机的应用越来越广泛．信号捕获作为接收机信号处理的第一步,其信号捕获能力的强弱直接影响着接收机的整体性能．本文针对多模接收机在捕获模块设计中遇到的快速傅里叶变换(FFT)算法兼容性差、运算时间长、资源占用大等问题,提出了一种优化方法.该方法通过加入原位运算、截位运算、模块重复利用、流水线结构等设计,以解决上述问题．经仿真验证,该方法在资源占用、运算时间、兼容性方面都有明显的改善．      

应用延迟累加的微弱GPS信号捕获算法

针对在弱信号环境下传统算法无法进行捕获的问题,提出了一种改进算法。该算法在双块零拓展(double block zero padding,DBZP)算法的基础上,采用延迟累加的方法,首先将DBZP算法相关运算结果中被舍弃的部分暂存,然后对延迟1ms的接收信号进行相关运算,得到相应的相关运算结果,将其与存储的运算结果进行相干累加,并将相干累加结果作为捕获模块输出与门限值进行比较。改进算法在增加极少运算量的前提下,通过提高相关运算结果的利用率,增加了数据观测量。仿真结果表明,改进算法能够提高捕获算法处理增益,在捕获载噪比为17dB-Hz的信号时,检测概率能够达到91%。     

一种加速GNSS信号捕获的短时傅里叶变换算法

提高GNSS信号捕获速度从而减少定位时间,是目前GNSS信号处理研究热点之一。短时傅里叶变换是一种通过设立窗口函数与采样信号相乘从而提高捕获速度的方法。为了提高GNSS信号捕获速度,利用短时傅里叶算法对GNSS信号捕获的算法进行了改进。实验中选取了不同的窗口函数对GNSS信号峰值以及处理速度的变化进行了分析。在其码相位和频率基本不变的情况下,得到了在峰值变化较小时,短时傅里叶变换能有效提高其捕获速度的结论。     

一种基于FFT的GPS中频信号捕获方法

本文针对GPS导航接收机对定位信号快速捕获的要求,给出了基于FFT并行运算的GPS中频信号快速捕获方法,同时在非相干累加、接收信噪比、先验信息、弱信号等方面分析了提高中频信号快速捕获的关键技术。数据实验表明：基于FFT的快速捕获方法具有抗干扰、捕获速度快和可捕获低信噪信号的能力,满足GPS接收机快速定位的要求。     

GNSS软件接收机中信号捕获新算法

利用频域圆周移位与时域载波剥离等价的原理,提出了一种新的捕获算法。通过对输入信号频谱序列的圆周移位操作,代替在不同载波Doppler搜索单元下对输入信号的重复性的载波剥离和FFT操作,在码相位和多普勒单元的二维搜索过程中,只需对输入信号进行一次FFT操作。新算法有效地缩短了捕获时间,且不影响捕获概率和捕获精度。实验结果证明,该算法可以正确地完成信号捕获,并节省了近50%的捕获时间。     

卫星导航信号捕获的一种高效相关算法

信号捕获的相关层实现在整个接收机的硬件资源中占据了重要的比重.为了能够降低量化损耗和减少相关层所需的硬件资源,论文提出了一种高效的相关算法.相比传统实现方法,论文所提算法能够将加法树所需硬件资源降低1／2,同时量化损耗减少约0.3 dB.该算法对卫星导航接收机的低成本和低功耗实现具有重要的参考价值.      

GNSS反射信号处理装置中延迟C／A码发生器的设计

针对GNSS—R延迟映射接收机的硬件相关器设计,提出了一种在反射信号处理中延迟C／A码产生的新方案,并对硬件的实现方法进行了详细的叙述。该方案基于相位查询方式可产生不同码相位的延迟C／A码,延迟的码相位可以根据设定值任意产生。仿真验证结果表明了方案设计的正确性和有效性。     

卫星导航信号差分联合信道组合捕获策略

为了充分利用新一代复合卫星导航信号数据分量和导频分量的功率,提出了差分联合数据/导频信道组合捕获技术,包括差分比较信道组合技术和差分相干信道组合技术。通过数学分析,证明了新建差分联合数据/导频信道组合捕获技术的虚警概率和检测概率的解析表达式。为了支持理论分析,运用Monte Carlo仿真对提出的捕获技术进行性能分析。分析结果表明,新建捕获技术比传统捕获方法能够提供更加优良的性能,提高了卫星导航接收机在弱信号环境下的捕获灵敏度。     

可配置多模GNSS信号捕获技术研究

本文分析了四大卫星系统之间的差异性,讨论了卫星信号兼容处理的可能性。使用了可配置的思想设计多模GNSS卫星信号捕获结构,主要分析了GPS L1、BDS B1I、GLONASS L1和GALILEO E1B频点民用码的捕获方法。通过设置初始化参数,可以配置其中关键部分的组成,使其在每一次处理过程中都可以处理特定的卫星信号。最后,使用Verilog HDL语言对其中的部分子单元进行仿真实现,验证了设计的可行性。      

基于小波相干的雾霾与GNSS对流层延迟相关性分析

为了进一步揭示雾霾与对流层延迟相关性的细部特征,基于小波相干算法构建雾霾与天顶对流层延迟（zenith tropospheric delay,ZTD）相关性分析的新方法,有效地分析了雾霾与ZTD相关性的时频空间分布特征及成因。首先,通过分析IGS（internet GNSS service）北京站2014-2017年每个月的ZTD与量化评定雾霾的空气质量指数（air quality index,AQI）的相关系数,发现两者在月尺度上相关系数绝对值大于0.4的比率占29.17%,宏观上显示了两者具有相关性。其次,采用小波相干的方法分析了北京2014-2017年期间年度ZTD与AQI的相关性,发现ZTD与AQI在一定的时频域上具有很强的相关性,并且通过了95%置信度检验。最后,由北京、长春部分时域的ZTD与AQI相关性分析可知,北京3月份ZTD与AQI总体上呈现正相关,并且AQI与温度、气压、湿度和风速具有较好的相关性;在研究时域内秸秆燃烧加剧了北京、长春的雾霾,进而影响对流层延迟。     

BOC信号改进码相位捕获算法研究

BOC(binary offset carrier)信号自相关函数存在多值性,BOC信号的捕获不能简单地移植GPS信号捕获算法。在分析经典并行码相位算法和BOC信号互相关特性基础上,仿真分析了并行码相位搜索算法对BOC信号进行捕获的有效性,并针对经典算法在低信噪比条件下捕获信号存在的不足,对经典算法进行了改进设计,并利用改进算法对多种BOC信号进行了仿真分析。结果表明,本文提出的改进捕获算法适用于BOC(pn,n)信号(p为整数),扩展了经典算法的适用范围,且与经典算法相比,改进捕获算法对所给定BOC信号能够改善捕获信噪比10dB,可显著提高接收机捕获灵敏度,对接收机BOC信号捕获算法设计具有重要意义。