弱导航信号捕获技术仿真分析

本文介绍了导航信号的特点及低信噪比条件下的捕获思想和方法,分析了相干积分、非相干积分及二者相结合的原理。对于GNSS信号的搜索捕获采用长时间相干积分算法,会导致频率的搜索范围增加;采用非相干积分算法将增加平方损失：采用相干积分与非相干积分结合的方法提高整体信号强度,避免多普勒现象产生的影响,实现对弱信号的捕获。仿真结果表明,采用20ms的相干积分时间和5次非相干积分,在没有互相关干扰的情况下,可以接收信噪比为一35dB的弱信号。     

基于MDBZP 的C/A码信号高灵敏捕获算法

卫星信号的捕获是GPS接收机信号处理的首要任务。针对在微弱信号的情况下传统捕获方法不能很好地捕获到卫星信号的问题,提出一种改进的二倍分组块补零（MDBZP）方法为高灵敏度GPS接收机提供理论依据。该方法将连续相干积分分解成普通循环相关和随后的傅里叶变换来产生不同的多普勒频移搜索,并针对连续积分跨越多个导航电文数据位的情况给出解决方案,同时考虑了多普勒效应对码长造成的影响。仿真结果表明,此方法对低至15dB-Hz的微弱信号C/A码信号仍有较好的捕获能力。最后给出了不同载噪比情况下所对应的检测信噪比。     

基于MDBZP 的C/A码信号高灵敏捕获算法

卫星信号的捕获是GPS接收机信号处理的首要任务。针对在微弱信号的情况下传统捕获方法不能很好地捕获到卫星信号的问题,提出一种改进的二倍分组块补零( MDBZP)方法为高灵敏度GPS接收机提供理论依据。该方法将连续相干积分分解成普通循环相关和随后的傅里叶变换来产生不同的多普勒频移搜索,并针对连续积分跨越多个导航电文数据位的情况给出解决方案,同时考虑了多普勒效应对码长造成的影响。仿真结果表明,此方法对低至15 dB-Hz的微弱信号C/A码信号仍有较好的捕获能力。最后给出了不同载噪比情况下所对应的检测信噪比。     

新的实现微弱GPS信号快速捕获的改进算法

为了能够在低信噪比下实现微弱信号的快速捕获,必须增加处理增益.要提高增益就要进行累积,而累积易受导航电文翻转和多普勒频偏的影响.为了克服两者的影响,传统的捕获方法通常采用相干加非相干累加的捕获算法,但是非相干累加又引入了平方损耗,并且对频率走动效应补偿有限.随着积分时间长度的加长,数据翻转和多普勒变化的影响会愈加突出,传统的算法已不能满足要求.对此,一种新的弱信号快速捕获算法被提出.该算法采用奇偶相间分别相干累加的方法进行数据补偿和并行多普勒搜索的方法进行多普勒补偿,从而在尽量延长单次相干积分时间的基础上,实现了多次相干积分结果的多次相干累加.最后计算机仿真验证,该方法是有效的和正确的,并且与传统方法相比,同样条件下,改进算法的累加次数是传统算法的1/8,捕获时间缩短了1/4以上.     

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。     

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。     

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.     

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。     

低轨星DSSS信号快速捕获技术研究

本文介绍了一种基于非相干的低轨星直接扩频信号快速捕获技术。低轨星高速运动所带来的大多普勒频偏成为制约传统捕获方法的主要因素，导致捕获性能严重恶化，同时低轨星快速的过境时间要求加快信号捕获速度。部分匹配滤波器可在时域快速完成码相位搜索，快速傅里叶变换可在频域完成多普勒频移搜索。相比传统捕获方法，部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换的捕获方法可快速完成大范围多普勒频偏搜索，为低轨卫星直扩导航信号的接收提供支撑。     

互相关干扰下的GNSS弱信号检测算法

GNSS接收机在室内等环境中的应用要求接收机具有接收弱信号的能力.在检测弱信号时,接收机可能由于受到强信号的互相关干扰而错误的捕获或跟踪到强信号的互相关峰.本文采用相干和非相干积分组合的方法来提高灵敏度.同时,通过估计强信号的互相关干扰功率,自动调整检测门限来抑制互相关干扰.仿真结果说明,采用20ms的相干积分和1s的...     

基于GPS软件接收机平台的弱信号捕获算法研究

为了解决GPS弱信号的捕获问题,以GPS软件接收机为平台,首先建立了消除考虑多普勒频移对码片传输影响的精确GPS信号模型;在此基础上,采用了一种相干/非相干积分相结合的改进型块数据捕获算法实现了对弱信号的有效捕获。该算法综合考虑了非相干积分引起的噪声影响,并提出一种易于工程实现的非相关积分损耗补偿方法。最后,通过一组实测数据,验证了改进的相干/非相干相结合捕获算法,补偿了由于非相关积分带来的积分损耗,能够有效地实现对弱信号的捕获。     

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.     

高灵敏度GPS导航算法分析

为了实现在室内和城市等低信噪比环境下的全球定位系统(GPS)导航,介绍了导航终端捕获卫星信号的基本原理。分析了相干积分算法、非相干积分算法、差分相关算法和圆周相关算法4种主要的卫星捕获算法,在此基础上提出了相干积分算法结合差分相关算法的高灵敏度GPS导航芯片设计方案。通过仿真分析,该芯片能够在15 dBHz的低载噪比环境下实现对卫星信号的正常捕获。     

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。     

高动态下长周期扩频信号快速捕获技术的研究

高动态下长周期直扩信号由于大的多普勒频移影响捕获时间极长,提出了一种高动态直扩系统中长周期伪码信号的快速捕获方法,该方法利用复数FFT与窗函数卷积以及相干累加来实现,适合于多速率数据调制以及大频偏下低信噪比直扩信号的接收,捕获时间短,且易于硬件实现。实验结果表明,该方法在多普勒范围为-250~＋250kHz、低信噪比条件下快速实现捕获。     

高动态GPS接收机捕获技术研究简

针对高动态环境下GPS接收机的接收信号同时具有较大多普勒频率及多普勒频率变化率等问题,本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换的捕获方法,有效提高了捕获概率、缩短了捕获时间.该方法首先根据载波多普勒呈现近似线性调频信号的特点,利用分数阶傅里叶变换进行相干积累;其次,采用了一种新的时间频率调整技术,对相干积累的输出结果进行非相干积累,以进一步提高检测信噪比;最后,根据相干积累与非相干积累的特点,采用了一种高效的积累策略.理论分析和仿真验证表明,本文提出的基于分数阶傅里叶变换捕获方法,解决了传统方法在高动态环境下难以对信号进行长时间相干积累的难题,尤其在低信噪比情况下,更好地提高了接收机的灵敏度、缩短了捕获时间.     

高灵敏度GPS信号快速捕获新方法

研究了弱信号条件下GPS软件接收机的C/A码的快速捕获问题。提出了一种高灵敏度快速捕获新算法,该方法首先采用平均相关技术降低C/A码的自相关损耗,基于载频误差补偿技术减小C/A码累积误差;然后利用叠加相关方法降低相干累积运算的复杂度,通过循环移位减小频率步进搜索的时间消耗。实验结果表明,该算法能够实现微弱GPS信号捕获,且运算量适中,捕获概率较高。     

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。     

基于FPGA高动态GPS快速捕获协处理器设计实现

高动态GPS接收机中,扩频信号捕获是系统的关键技术.由于系统的高动态特性,使GPS信号产生较大的载波多普勒频移和伪码多普勒频移,加大了信号捕获的难度.若采用通常的滑动相关捕获,需要很长的捕获时间;采用传统的全匹配滤波器结构,消耗的硬件资源太大.为提高捕获性能,分析了一种改进的折叠匹配滤波器并采用相干累加和非相干累加相结合的快速捕获方法,对GPS信号进行码相位的并行捕获,详细介绍了基于FPGA的具体实现.     

机载GNSS-R海面风场信号处理技术研究

研究GNSS海面散射信号相关功率,对反演海面风速具有非常重要的作用。针对低信噪比下,传统的方法不能成功捕获卫星信号,无法得到海面散射信号相关功率的问题,提出一种延长相干积分时间来获得海面散射信号相关功率的方法,并进行了仿真。将仿真结果与传统方法的仿真结果进行对比分析,发现该方法可以捕获到卫星信号,提高了接收机的灵敏度并准确绘制了海面散射信号相关功率波形图。