DS/FH扩频测控信号同步方案的捕获性能

针对航天测控信号的高动态以及由载频跳变引起的多普勒频率周期跳变的特点,提出了一种基于快速频率识别和辅助机制的直扩/跳频(DS/FH)混合扩频测控信号的一种同步方案。建立了跳频图案,伪码相位及多普勒频率的三维同步捕获状态转移过程的数学模型,推导出三维捕获的平均捕获时间表达式,及在伪码相位误差、多普勒频移和高斯白噪声条件下的检测概率和虚警概率表达式。仿真分析了在采用时域匹配滤波、频域多通道的直扩捕获方式下,信号和捕获系统参数对三维捕获性能的影响。理论推导与数值仿真结果表明了同步方案的有效性,并为信号设计及捕获系统参数选择提供了理论依据和实际参考。     

扩频信号快捕算法硬件设计与实现

为提高扩频信号捕获门限及伪码相位捕获准确度 ,在多通道并行捕获技术的基础上介绍块匹配算法和单点多次平滑算法两种相关峰检测方法 ,并在以 FPGA和 DSP为核心的单板系统上实现。其中单点多次平滑算法已应用于工程实际中的软件数据处理算法。实践表明 ,该方法有效地提高了检测门限 2 d B。在 FPGA数字电路设计实现中 ,提出了多个并行捕获通道共用一个载波 NCO,一个伪码 NCO及伪码产生器的方法 ,大大节省了硬件资源 ,在规模为 1.6万门的 FPGA芯片内共设计码并行快捕通道 12 8个。     

基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真

卫星通信系统测试扩频信号源需具备自检功能。文章利用MATLAB的可视化工具箱Simulink建立了直扩通信系统的仿真模型,为扩频信号源自检程序设计提供参考。采用滑动相关捕获算法、单△值非相干延迟锁定伪码跟踪环,实现了伪码同步。仿真结果表明,该系统可无误码地恢复发端原始信息。     

高动态DS/FH混合扩频系统实现长伪码快速捕获的一种方法

针对长伪码与快速捕获的矛盾 ,设计了一种基于 FPGA技术的数字匹配滤波器 ,用于在高动态、低信噪比的 DS/ FH混合扩频系统中实现快速捕获。考虑多普勒频移的影响采用频率和码相位二维搜索。对将进入数字匹配滤波器的数据进行了降速处理 ,大大节省了硬件资源。仿真结果证明 ,采用数字匹配滤波器可在高动态环境下实现长伪码的快速捕获     

卫星扩频通信中频域PN码捕获的FPGA实现

为提高低轨卫星扩频通信系统的捕获速度,在直接序列扩频系统中采用频域捕获方法,并提出在伪码寄存器全1状态后添0的方法以解决伪码与快速傅里叶变换(FFT)运算长度的不匹配.系统采用流水线、乒乓操作和频率步进等技术实现,最优化了占用资源和最高处理速度.仿真结果验证了方法的有效性.     

高动态环境下扩频通信系统信号快速捕获的研究

文中分析时延、多普勒频移对扩频信号相关接收的影响 ,并利用 MATLAB进行仿真 ,在此基础上给出一种高动态环境下扩频通信系统信号二维搜索方法 ,提出采用折叠匹配滤波实现伪码快速捕获。电路仿真结果表明此方法实现了长伪码 ( 1 0 2 3码长 )在高动态环境下的快速捕获 (≤ 0 .2 s)和硬件资源的合理配置     

GPS信号的码相位与多普勒频率联合捕获

分析了PMF FFT码捕获算法在不同频偏下的性能,针对其频率估计精度较低引起的部分频偏下的检测性能下降,提出了一种改进的码相位与多普勒频偏联合捕获方法。首先基于部分匹配滤波(PMF)相关算法得到一组匹配滤波输出;然后在PMF FFT算法基础上提出了一种利用FFT幅度差求解的低复杂度高精度迭代频偏估计算法,并利用此高精度的频率估计值补偿PMF输出,进行相干检测,从而在提高频率估计精度的同时提高了信号的检测概率,实现了高精度的频率估计与码相位捕获的联合处理。仿真结果表明检测算法可以有效改善频偏估计精度,提升检测概率,并且具有极低的复杂度。     

一种基于FFT的高动态扩频信号的快速捕获方法

在近地轨道 (LEO)航天器通信中 ,航天器的高动态使扩频信号存在多达几十kHz甚至上百kHz的多普勒频移。对于存在如此之大的多普勒频移的扩频信号 ,采用传统的捕获方法 ,整个捕获过程非常困难 ,捕获时间很长。文中提出一种应用于存在较大多普勒频移的环境中、利用FFT谱分析进行伪码捕获的方法 ,并对其捕获性能进行分析。结果表明 ,与传统相关检测方法相比 ,采用基于FFT的捕获方法能减少捕获时间 ,并节省硬件资源     

一种基于全相位预处理的PMF-FFT改进算法

高动态条件下扩频信号的捕获常采用基于FFT的部分匹配滤波(PMF-FFT)捕获算法,但此算法存在频谱泄漏和多普勒频偏估计误差大的问题。通过全相位预处理的方法对PMF-FFT算法做出改进,提出了PMF-apFFT/FFT捕获算法。一方面,所提算法能够利用全相位FFT(apFFT)算法抑制PMF-FFT算法存在的频谱泄漏;另一方面,算法利用FFT运算结果辅助PMF-apFFT支路对多普勒频偏估计值进行校正,提高了频率估计精度。理论分析和仿真结果表明,PMF-apFFT/FFT捕获算法能够有效抑制PMF-FFT算法中由FFT运算带来的频谱泄漏,且多普勒频偏估计精度有显著提高。     

高动态下基于DMF的伪码捕获频差估计研究

基于数字匹配滤波器（DMF）的PN码捕获电路具有较快的捕获速度,但其输出主相关峰值对频差较为敏感。为了消除频差对捕获性能的影响,文章提出了一种基于FFT的频差估计算法。首先构造一个载波频差的希尔波特复矢量,然后对其进行快速傅里叶变换。该算法能够精确检测出载波频偏的绝对值大小和方向,可以有效地改善大频差下的伪码捕获性能。     

基于MDBZP的微弱扩频信号捕获方法研究

扩频接收机中微弱信号捕获是个难点。针对传统捕获算法对微弱扩频信号捕获概率低、分辨率不高的问题,引入常应用于捕获GPS信号的改进的双块零拓展MDBZP算法,并创新性地对其进行改进和参数优化,提出适用于扩频接收机的M~2DBZP(modified MDBZP)算法。根据M~2DBZP算法提供的数据分块组合和补零原则,仅需要较小的计算量就可以完成长时间相干积分和未知数据跳变处理。仿真结果表明,当数据码率为5 kb/s时,M~2DBZP算法能精确地捕获信噪比低至-40 dB的微弱扩频信号,且具有较高的分辨率,伪码相位精确到采样点。还验证了M~2DBZP算法针对不同码率的普遍适应性。与传统单频域并行捕获算法相比,在捕获分辨率相同的情况下,M~2DBZP算法的计算量减少了约86%。     

扩频测控信号捕获算法研究与工程化实现

提出一种扩频测控信号捕获算法的设计方案,在详细分析适合扩频测控信号快速捕获算法的基础上,设计程序实现总体框图,并对程序中存在的同步问题给出实际解决方法。通过FPGA程序调试,成功实现对扩频测控信号的实际捕获。结果证明,在45dB-Hz左右低载噪比条件下仍可在0.122 s内实现对测控信号的快速捕获。     

单音干扰下扩频测控信号伪码跟踪性能研究

扩频测控信号的伪码跟踪性能直接关系到测控系统的测距精度。以伪码跟踪环中鉴相曲线平衡点的过零偏移为研究对象,推导了音频干扰条件下扩频测控信号伪码跟踪的干扰最大误差;并针对干扰最大误差需考虑具体鉴相算法的特点,提出基于相关曲线主瓣的二阶中心矩扩展因子的性能评价方法。该方法利用伪码相关曲线主瓣在干扰前后的畸变情况,反映干扰对伪码跟踪性能的影响。仿真分析表明,干扰最大误差的理论及仿真结果和二阶中心矩扩展因子所得结论一致,从而验证了干扰最大误差理论的正确性以及所提性能指标的有效性。     

CCSDS建议的再生伪码测距性能分析

CCSDS(国际空间数据系统咨询委员会)于2009年3月发布了伪码测距的蓝皮书,规定了再生伪码测距的技术要求。我国正在研制的深空应答机和深空站测控设备要求具备再生伪码测距功能,同时为了实现国际联网,伪码测距系统需满足CCSDS建议的要求。为给我国深空测控设备伪码测距系统的研制提供设计依据,通过分析伪码特性和伪码捕获跟踪方法,推导得到伪码测距的捕获性能和跟踪性能。分析得到的性能与CCSDS建议书一致,可作为我国深空应答机和深空站测控设备伪码测距系统设计的参考。     

基于编码扩频的DS/FH混合扩频通信系统同步与数据解调技术的研究

介绍一种基于编码扩频的DS/FH(直序/跳频)混合扩频通信系统的同步及数据解调技术,它有效地解决了动态环境的下数据解调问题。提出采用导频信道传输同步伪码、用混合并行技术实现伪码的快速同步的方法。实验证明方案切实可行,达到了所要求的性能指标。     

高动态高码率解扩接收机的设计

扩频技术首次应用于空间遥测系统，其地面接收站的关键设备──解扩接收机完成扩频遥测信号的数据解调．本文简要介绍一种新型数字化高动态高码率解扩接收机，该接收机应用ＡＳＩＣ电路并按ＰＣ模块化设计，采用串并组合的伪码快捕方式、自适应捕获门限测量、逐次逼近的载波多卜勒扫描以及自适应伪码销定判决和重捕技术等，这些技术通过可编程数字信号处理软件算法灵活地加以实现。     

基于DFT快速算法对扩频码捕获过程的优化

针对基于FFT的频域捕获方法采样点数必须为2的整数次幂的局限性,应用Colley-Tukey和Good-Thoma算法对DFT求解过程进行分解,并引入Winograd DFT算法将短点数DFT优化从而得到一种改进算法。利用改进算法对GPS的L5频段上扩频码捕获进行了仿真分析。与FFT算法相比,改进算法在保证精度和灵敏度的同时,降低了计算量,提高了信号捕获速度。     

低信噪比高动态条件下P码直接捕获技术研究

为了解决低信噪比高动态环境P码直捕问题,提出了将非相干累加与基于匹配滤波的部分相关值作FFT相结合的P码直捕系统.首先给出了捕获系统的实现方案,介绍了其工作原理,此后,以导航终端的具体应用环境为前提,推导了捕获系统检测概率与平均捕获时间的表达式,比较了应用非相干累加技术前后捕获系统的性能,研究表明此P码直捕系统能适应于低信噪比高动态环境.     

基于复合扩频序列的声光快捕方法

针对扩频伪码捕获时间长、占用资源大的缺点,提出基于复合扩频序列的声光快捕方法。该方法利用复合扩频序列的相关特性及声光技术处理具有高增益的特点,实现在射频上直接对低信噪比信号进行检测,实现简单并可节约大量资源。理论分析与仿真表明,采用声光技术的扩频系统能实现对低信噪比伪码的快速捕获。     

基于TDDM的BOC调制信号伪码同步算法的研究

BOC调制技术以其独有的裂谱特性在实现信号频段共用的基础上,不断推动着卫星导航技术的发展。然而,新的TDDM机理的应用对实现BOC调制信号伪码高效同步提出了挑战。为此,在深入研究BOC信号同步的基础上,提出了一种新的基于成功捕获比例峰值判决门限和待调整峰比约束门限的TDDM伪码同步捕获判决方法,建立了基于TDDM的BOC调制信号捕获与跟踪的伪码同步算法。进一步,通过仿真实验,验证了新的伪码同步算法的合理和有效性。