快速傅立叶变换的多机并行计算

快速傅立叶变换(FFT)运算速度相比离散傅立叶变换(DFT)提高了1至2个数量级,但当离散信号的有限序列太长时,FFT算法同样也无法满足实时系统的需要.本文提出一种基于共享存储的多处理机计算FFT的并行算法,并给出该算法的性能分析.计算机仿真实验表明,该FFT并行算法有效、高速,适合于实时处理系统.     

GPS软件接收机的捕获与跟踪算法

研究了GPS软件接收机的捕获与跟踪算法。分析了时域串行滑动相关捕获算法和频域基于FFT的并行相关捕获算法,设计了适合GPS软件接收机的并行算法,实现了对空中可见卫星的捕获。针对GPS信号的特点,设计了基于DLL与PLL相结合方法的GPS跟踪算法。利用实测中频信号对上述捕获与跟踪算法进行了验证分析,测试结果表明,基于FFT的并行相关捕获算法能够有效增强软件接收机的捕获能力,采用DLL与PLL相结合的方法能够实现对GPS信号的有效跟踪。     

一种高动态低信噪比卫星导航信号捕获方法

为提升高动态低信噪比环境下卫星导航信号的捕获性能,提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FrFT)及部分匹配滤波(PMF)的捕获方法。在该方法中,接收机首先利用PMF对接收信号做分段相干积分,随后借助快速傅里叶变换(FFT)对分段积分结果做离散快速FrFT,最后通过检测FrFT输出的峰值完成信号的捕获。由于具有多普勒频率变化率的卫星导航信号在FrFT后呈现能量聚焦特性,所提方法能够显著提高信号的长时间相干积分增益。同时对所提算法的捕获概率、平均捕获时间以及算法复杂度等性能指标进行了理论分析及计算机仿真验证。仿真表明,与传统的PMF-FFT方法相比,所提方法能够通过延长相干积分时间的方式有效提升高动态低信噪比卫星导航信号的捕获概率、降低捕获时间。     

基于FPGA的FFT处理器设计

分析讨论了快速傅里叶变换(FFT)的算法结构,基于FFT运算特点,给出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)实现FFT运算的新方案。该方案采用基2算法及单元结构的设计思路,计算单元采用流水与并行结合的结构,加快了运算速度,内部接收单元采用乒乓RAM结构,扩大了数据吞吐量。MAX plusⅡ环境下的时序分析结果与基于Matlab的理论计算相一致,说明了方案设计的正确性。FPGA与FFT的结合将大幅度提高FFT的处理速度,扩大了FFT的应用领域。     

深空测控通信载波信号二维FFT捕获技术

针对深空测控通信系统中,地面站接收信号的信噪比低、频率动态大,载波信号捕获难度较大的问题,提出一种基于频率和频率变化率进行二维FFT(快速傅里叶变换)搜索的深空载波信号捕获技术,同时结合工程应用提出一种基于时分复用结构的实现方法,并进行仿真。仿真结果表明,该捕获技术在低信噪比和高动态适应能力方面具有优异的性能,能够在载噪比为16dBHz时,完成对频率变化率为800Hz/s的信号快速捕获,其技术成果可应用于我国深空测控通信系统。     

基于DCT-CS的脉冲星周期超快速估计方法

受快速傅里叶变换（fast Fourier transform，FFT）的影响，基于FFT和压缩感知（compressive sensing, CS）的脉冲星周期快速估计算法的计算量大。为进一步减小计算量并提高计算精度，利用离散余弦变换（discrete cosine transform，DCT)取代FFT，提出了一种基于DCT-CS的脉冲星周期超快速估计算法。在该方法中，利用DCT提取脉冲星信号的低频部分构建低频DCT矩阵；构建畸变轮廓字典并获取累积轮廓；提出了利用最大值超分辨率稀疏恢复估计脉冲星周期的方法。仿真结果表明，DCT-CS的脉冲星周期估计精度达到了3.82×10-12 s，计算时间达到了9.31 ms。与FFT-CS相比，周期估计精度提高了约16%，计算时间缩短了约37.5%，实现了实时高精度的脉冲星周期估计。     

GPS信号快速捕获方案研究

设计在高动态环境下工作的GPS接收机,其难点之一在于对卫星伪码的快速捕获。针对缩短GPS接收机捕获伪随机码时间的问题,本文在对GPS信号结构作出分析的前提下,介绍了时域滑动相关的常规捕获方法;提出了基于FFT的快速捕获技术,并在matlab环境下做了系统仿真,仿真结果显示捕获速度可以得到显著提高。     

基于LEO辅助的北斗B1C高灵敏快速捕获算法

随着低轨(LEO)卫星数量的不断增加,利用LEO星座辅助增强GNSS导航性能已经成为一种新的趋势.针对低信噪比环境下B1C信号难以捕获的问题,提出了一种基于LEO辅助的B1C信号高灵敏快速捕获算法.首先对提升接收机捕获灵敏度进行了分析,对比了相干积分与非相干积分对于信号处理增益的影响,得出在低轨导航增强信号的辅助下采用增加相干积分时间的捕获算法对低信噪比条件下B1C信号的捕获更有效.然后提出了一种基于LEO辅助的B1C高灵敏快速捕获算法,从理论分析和实验仿真两方面,对比验证了在LEO辅助下可以显著提高B1C信号的捕获灵敏度,缩短捕获时间,提高捕获效率.     

基于Mallat算法的飞机电网谐波检测系统

随着电力电子技术的广泛应用,谐波对飞机电网的污染越来越严重,检测、分析和抑制谐波已经成为重要的课题。小波变换具有时-频局部化特性,在电力系统的分析中具有广阔的应用前景。为实现对飞机电网谐波的快速检测、分析,将小波变换方法应用于飞机电气系统谐波检测中,提出了基于Mallat快速算法的谐波检测系统设计方案。实验结果表明,系统采用小波补偿的改进FFT算法进行谐波分析,可以将信号中不同频率的谐波快速有效地提取出来,并进行有针对性的分析,提高了谐波检测效率。     

一种基于FFT的GPS信号快捕算法

提出了一种利用1024点的FFT模块来实现快速捕获GPS卫星信号的具体实现方法;并利用这种快速捕获方法,对真实采集的GPS信号进行捕获,验证了该方法的可行性。在硬件中采用这种方法,可以利用较少的硬件资源来对GPS信号实现快速捕获。