一种高灵敏度测控应答机捕获算法设计与实现

对一种用于高灵敏度测控应答机的基于相干-非相干的多段匹配滤波器捕获算法设计和实现进行了研究。给出了算法的基本原理、微弱信号捕获及流程。仿真比较了基于非相干累加、差分相干、差分非相干的FFT捕获算法和基于相干-非相干的多段匹配滤波器捕获算法的性能。介绍了捕获算法的核心模块中控制模块、输入数据缓存、数据处理和输出数据缓存等硬件设计。调试结果表明:该捕获算法可在一定的捕获时间内将捕获灵敏度较传统指标提高4dB。     

基于广义差分相干累加的高灵敏度GPS捕获算法

分析传统的非相干累加算法和差分相干累加算法的性能,针对传统捕获方法性能的不足,给出一种基于广义差分相干累加的高灵敏度GPS捕获算法。该算法采用多路差分相干累加的实现方法,不增加预相干累加时间即可达到理想的噪声压制效果,与传统算法相比具有更好的噪声压制性能。文中还分析了该算法受数据比特跳变和残留载波多普勒频移的影响。仿真结果表明,与传统算法相比,广义差分相干累加算法可以使捕获灵敏度提高3dB左右,能够在无辅助信息条件下使用400ms的采样数据捕获到强度为-150dBm的信号。     

一种新的微弱GPS信号捕获算法研究

提出一种新的适用于GPS软件接收机的微弱GPS信号捕获算法。这种算法结合软件接收机中常用的循环相关和非相干的方法,采用相邻历元数据相乘的方法消除了非相干处理中的平方损耗。分析如何利用这种算法确定采样频率、相干积分时间、非相干积分时间等参数,并且对算法的性能进行验证。     

一种基于集体检测理论的GPS直接位置估计实现方法

传统GPS导航定位解算方法需要事先成功捕获、跟踪并实时获取多颗卫星的伪距测量,不适用于弱信号环境下卫星信号无法捕获的场景。集体检测是一种将各卫星信号的相关能量非相干累加后依据极大似然准则进行直接位置估计的理论。本文基于A-GPS提供的先验信息,提出了一种实现集体检测的具体参数估计方法和搜索策略,并基于真实GPS弱信号验证了算法的实际性能。实际试验表明,本方法与信号是否成功捕获和跟踪无关,适用于弱信号等环境下的定位解算。     

一种改进的深空高动态微弱信号频率捕获算法

分析传统的基于极大似然法的高动态微弱信号频率捕获算法,深入研究发现,在高动态条件下求平均周期图的时候存在多普勒频率变化率差值,使得信号非相干累加无法达到最佳效果。针对此问题,提出一种频域循环移位累加求周期图的改进算法,在相同多普勒动态范围及多普勒频率变化率条件下,提升信号频率捕获性能。     

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%。     

一种基于相干叠加的复合载波导航信号捕获方法

针对复合载波导航信号多载波结构特征,基于检测性能、运算复杂度、硬件资源占用情况三方面的综合考虑,提出了一套适用于该信号的捕获架构和处理方法。该架构采用PMF-FFT算法对复合载波各子载波进行分别或统一处理,然后利用各子载波频点间隔信息,对信号进行循环移位并相干叠加,以充分利用信号能量进行检测判决。理论分析和仿真实验表明,与传统的卫星导航信号单载波捕获架构相比,该架构在有限的硬件资源和计算能力的情况下获得了较好的检测性能。     

一种基于运动补偿的高动态微弱直扩信号捕获算法

针对高动态长时间积累情况下直扩信号能量无法有效积累的问题,提出了一种基于运动补偿的二倍分组块补零（Double Block Zero Padding,DBZP）算法。首先利用Keystone变换对输入信号与本地伪码在频域相乘后的结果进行处理,消除伪码自相关峰走动;再利用分段解线调技术同时补偿掉多普勒扩展和伪码自相关峰弯曲;最后对信号进行相干积累。仿真结果表明,基于运动补偿的DBZP算法能有效地消除动态的影响,大幅减小积累损耗,进而提升捕获灵敏度。该算法能广泛应用于基于直扩信号的高动态微弱目标捕获。     

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.     

低信噪比大频偏空间光信号的频率捕获研究

卫星相干光通信系统信号解调过程中,卫星相对运动会导致接收的信号光产生GHz量级的多普勒频移,信号光的远距离传输导致光信噪比极低,传统方法无法在低信噪比下补偿大范围多普勒频移,严重影响通信系统的能力。针对上述问题,本文提出了一种两段式频率捕获算法,该算法包含自动扫频和锁频控制两个阶段。自动扫频阶段通过本振光自动频率扫描将频差缩小至100 MHz量级;锁频控制阶段通过高精度的本振光频率控制与FFT变换,在低信噪比下继续缩小频差至MHz量级。仿真验证结果表明：该算法可在2 dB信噪比下补偿大动态范围的10 GHz范围多普勒频差,满足卫星相干光通信解调需求。