基于共轭差分的弱信号捕获方法性能分析

传统基于包络检波的捕获方法由于平方损耗太大已不适用弱信号条件下的全球导航系统(GNSS)信号捕获。介绍了一种新的检波方法——共轭差分检波来取代传统的包络检波,为弱信号条件下GNSS接收机的捕获设计提供了理论依据。理论分析表明,共轭差分检波在弱信号条件下引入的检波损耗远低于包络检波,并且共轭差分检波通过改善噪声的统计特性提高了后处理增益。通过仿真实验验证了理论分析的正确性。     

非相干累加中检波方式的性能分析与参数选取

阐述了GNSS信号捕获过程中非相干能量累加的两种检波方式的实现原理,利用雷达检测理论对两者的性能进行了分析对比与数值计算,给出了两种检波方式的性能曲线。提出了两种相干累加时间与累加次数的选取方法并进行了仿真,该方法和仿真结果可作为GNSS系统信号捕获与跟踪过程方案设计的参考依据。仿真结果还表明,平方律检波方式相比于包络检波方式,在能量累加性能上要略差,差值在0.5 dB以内。     

两种脉冲信号包络提取方法的联系及性能分析

平方率包络检波与基于希尔伯特变换的包络检波是工程应用中2种典型的脉冲信号包络提取方法。在对二者检波模型简要概述的基础上,指出了基于希尔伯特变换的检波方法是平方率检波方法在射频带宽与视频带宽相等条件下的特例。在对提升平方率检波器性能进行讨论的基础上,给出了雷达侦察接收机灵敏度的新计算方法,着重反映了不同的信号带宽对灵敏度评价的重要影响,即在不同信号带宽条件下雷达侦察接收机的灵敏度也是不同的。通过仿真验证了上述理论分析的正确性,从而为雷达侦察数字接收机的方案论证、系统设计与指标分析提供了新的参考与指导。     

微弱GNSS信号捕获技术

微弱GNSS信号捕获技术是实现弱信号GNSS导航的核心技术之一。本文阐述了微弱GNSS信号的捕获原理,分析了弱信号对GNSS接收机捕获的影响,着重介绍了微弱GNSS信号捕获的方法以及AGNSS技术。     

高动态弱信号环境下基于INS的GNSS捕获方法分析

为保证 GNSS 在挑战环境下的捕获性能，分析了高动态弱信号捕获存在的问题，提出了一种新的 INS 辅助并行码相位捕获方法，在频域利用 INS 辅助信息卫星星历/历书数据估计多普勒，缩小频率搜索范围，在码域利用码相位估计及并行码相位搜索的方法，减少码相位搜索时间，最后结合差分相干累积提高捕获灵敏度，实现高动态弱信号的快速捕获。仿真结果表明， 该算法能显著提升高动态、弱信号环境下 GNSS 接收机的捕获性能。     

四分法和差分相干结合的北斗弱信号捕获算法

针对弱信号条件下传统卫星信号捕获算法无法满足用户需求的问题,在对接收信号进行傅里叶变换的基础上,提出了一种利用四分法估计导航数据比特跳变位和差分相干累加方法相结合的北斗弱信号捕获新算法。与基于FFT的半比特交替和相干累加结合的捕获方法比较可知,该算法数据利用率高,对噪声有良好的抑制效果。仿真结果表明,该算法可实现-38 dB信噪比条件下的北斗弱信号捕获,并可进一步提高软件接收机灵敏度。     

一种全球定位系统弱信号捕获策略

信号捕获是目前广泛应用的数字全球定位系统(GPS)接收机的重要部分,弱信号条件下的信号捕获过程是目前GPS接收机算法研究的重点。本文分析和比较了2种经典捕获检测策略(TONG捕获策略及NM捕获策略)的性能,并针对弱信号条件下GPS信号捕获的特点,提出了一种适用于弱信号条件下的捕获检测策略—双门限搜索检测策略。理论分析和仿真说明该策略在弱信号条件下具有较好的性能。     

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。     

GNSS信号接收机的构件初识──GNSS导航信号的收发问题之十

GNSS信号接收机是GNSS导航卫星的用户设备,是实现GNSS卫星导航定位的终端仪器。它是一种能够接收、跟踪、变换和测量GNSS卫星导航定位信号的无线电接收设备,既具有常用无线电接收设备的共性,又具有捕获、跟踪和处理弱达3.5E-16W~2.5E-17W卫星微弱信号的特性。为此,GNSS信号接收机的构件必须满足这种捕获、跟踪和测量GNSS信号的需求。     

微弱GNSS信号捕获中的能量累加方法

文章分析了弱信号条件下全球卫星导航系统（GNSS）信号的特点,较为详细地阐述了基于相干积分与非相干积分的能量累加原理,分析了两种方法的优点和缺点,给出了弱信号捕获中常用相干与非相干相结合的方法。最后介绍了差分相干算法．它可以看作是对非相干方法的一种改进方法。     

弱信号下“北斗”接收机NH码的快速捕获

在全球卫星导航系统(GNSS)中,延长相关累积时间可以有效提高弱信号捕获灵敏度,但是"北斗"中圆地球轨道/倾斜地球同步轨道(MEO/IGSO)卫星信号的捕获性能很大程度上受到二次编码(NH)码的影响:调制NH码的信号在每一个码元周期(1 ms)内都有可能发生跳变,对相关累积时间造成一定影响,从而会导致系统捕获灵敏度的下降.为此,提出了一种针对NH码的码元遍历搜索算法,通过遍历累积时间内NH码的所有组合,消除NH码码元引起的误差.实验结果显示,所提算法可以在一定程度上提高卫星信号的捕获成功率,尤其可以至少提高2 dB弱信号的捕获灵敏度.同时,算法可以为信号跟踪提供更加准确的载波频率.     

微弱扩频信号捕获的积分时间延拓技术

相对于普通扩频接收机,微弱扩频信号捕获需要更长的积分时间以获得处理增益。然而,伪码多普勒频偏导致能量不能在一个码相位上持续积累,限制了积分时间的进一步增加。为此,提出了一种扩频信号捕获时间延拓技术,增加了扩展积分单元,通过对扩展积分结果进行路径搜索,从而有效地减少了码多普勒引起的相位滑动对相关运算积分时间的限制。仿真和实测结果表明所提技术突破了传统全球导航卫星系统( GNSS)捕获算法的积分时间上限,提高了系统灵敏度。针对带内信噪比低于-50 dB的GPS L1 P码捕获,给定硬件资源约束和5 kHz多普勒范围,算法的捕获概率优于传统算法约3 dB。     

GPS软件接收机中微弱信号捕获算法研究

信号捕获的目的是确定接收机当前所在位置的可见卫星号,进而计算可见卫星的载波频率和伪随机码相位信息.目前随着GPS接收机应用的日益广泛,如何在弱信号环境下实现定位的问题日益突出.普通的GPS接收机不能捕获和跟踪到导航卫星信号,只能设法提高GPS接收机的灵敏度来实现导航和定位.为了解决微弱信号情况下的GPS信号捕获问题,在...     

基于小波变换的GPS微弱信号捕获组合算法

针对战场环境下GPS信号易受到敌方压制式干扰而产生严重衰减,提出了一种相干积分、非相干积分和小波降噪相结合的组合算法。该算法先通过相干积分和非相干积分结合的方法提高整体信号强度,避免导航数据位可能发生跳变的特性,然后采用小波降噪技术,克服信号与噪声的频带相互重叠时,滤波效果变差的问题,实现对弱信号的捕获。仿真结果表明,采用20 ms的相干积分时间、5次非相干积分和小波降噪,可以接收比传统方法低5 dB信噪比的微弱GPS信号。这种方法容易实现,预测可靠,具有实际应用价值。     

Improving GPS Receivers Positioning in Weak Signal Environments Based on Fuzzy SSMF-FFT and Fuzzy Kalman Filter

With the advent of global positioning system (GPS) and the increasing expansion of technology, improving GPS receivers positioning has attracted great attention. When the signal received by these receivers is weak, receiver functioning becomes impaired. Due to the existing noise and the presence of Doppler shift in weak signal conditions, the signal acquisition section becomes problematic and in weak signal conditions or phase lock loop (PLL), the tracking section design of noise conditions gets difficult. In case of a lock loss on the signal, the user will not be able to calculate the Doppler frequency and the system will diverge. Therefore, a robust algorithm for the GPS receiver PLL is very vital. In this paper, the squared segmented matched filter-fast Fourier transform algorithm is used to improve the acquisition of weak GPS signals with an average SNR of 15 dB. By using the matched filter, the SNR is maximized and the code phase estimation will be more accurately. Also, the use of a segmented filter before the FFT reduces the number of FFT points and therefore, the computational complexity is reduced. To calculate the number of batches and obtain the best acquisition output, in the proposed algorithm, the system becomes fuzzy. In tracking section, fractional Fourier transform (FRFT) with the PLL based on fuzzy Kalman filter (FKF) is used to reinforce it against weak signal environments. The FRFT is used for estimating frequency and acceleration, and a third-order FKF is used for designing the PLL. As a result of these changes, the RMSE of positioning is improved more than 35%.

     

“北斗一号”卫星信标不同通道信号互扰分析和解决方法

分析了“北斗一号”信号强弱信号码自干扰对弱信号捕获所构成的影响,并将在GPS中行之有效的一种连续干扰取消(SIC)方法应用于“北斗”.模拟及实测结果表明:强弱信号强度相差高于15 dB时,“北斗一号”信号码自干扰已经不可忽视;当强弱信号强度相差超过一定程度,弱信号会陷于完全的失捕或是误捕.采用SIC方法通过去除强信号解除码自干扰影响,使强信号下弱信号捕获得以实现且效果明显.     

GNSS接收机信号捕获门限动态设置研究

在捕获的非相干积分环节后合理选取捕获门限的大小,是GNSS接收机信号捕获取得良好接收性能的关键,门限过小容易造成虚警,而过大的门限又容易造成漏警.首先介绍了信号捕获原理,然后通过分析待检测值的概率分布,结合信号的信噪比研究,得出了动态设置捕获门限的方法.