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一种新型的GPS弱信号精捕获方法

中国惯性技术学报 2016年第6期24卷 752-757页

作者：张希缪玲娟郭岩冰邵海俊石永生北京理工大学自动化学院北京100081

为提高GPS接收机在低信噪比环境中的捕获精度和灵敏度,提出了一种新的弱信号精捕获算法。该算法采用差分相干积分缓解平方损耗,并利用积分结果的相位信息修正载波频率,使其估计精度不再受到频移搜索步长的限制。此外,该算法根据载波多... 详细信息

为提高GPS接收机在低信噪比环境中的捕获精度和灵敏度,提出了一种新的弱信号精捕获算法。该算法采用差分相干积分缓解平方损耗,并利用积分结果的相位信息修正载波频率,使其估计精度不再受到频移搜索步长的限制。此外,该算法根据载波多普勒和码多普勒的比例关系,直接对本地码相位进行校正,保证了信号积累时间较长时不同相关峰之间的重叠性,有助于提高捕获灵敏度并能够得到接收信号末端精确的码相位。仿真结果表明,载波频率和码相位的估计误差分别小于20 Hz和1个采样点,在给定的信号积累时间下,本地码相位校正对捕获灵敏度的提升可达3.2 d B。

关键词： GPS信号捕获差分相干积分频率修正本地码相位修正弱信号

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基于批处理与差分相干的GPS信号捕获算法

计算机仿真 2010年第11期27卷 345-348页

作者：易盛茅旭初上海交通大学仪器科学与工程系上海200240

研究全球导航卫星系统,针对传统方法难以实现微弱GPS信号的精确捕获,影响后续的信号跟踪及导航电文解码等问题,提出了提高信噪比的一种新方法。由于批处理在导航数据位跳变时会存在隐患,而差分相干积分没有积分累加过程,采用基于批处理... 详细信息

研究全球导航卫星系统,针对传统方法难以实现微弱GPS信号的精确捕获,影响后续的信号跟踪及导航电文解码等问题,提出了提高信噪比的一种新方法。由于批处理在导航数据位跳变时会存在隐患,而差分相干积分没有积分累加过程,采用基于批处理的手段结合差分相干积分,在传统批处理的流程中加入差分相干积分的处理,使捕获算法融合两者的优点,为高灵敏度GPS接收机的实现提供技术保证。仿真结果表明,方案能够较好地捕获到载噪比低至17dB-Hz的GPS信号。

关键词：全球定位系统批处理差分相干积分微弱信号处理捕获

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基于弱信号环境的改进捕获算法

小型微型计算机系统 2017年第1期38卷 189-192页

作者：宦烨刘以安薛松缪磊江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 中国船舶重工集团第七研究院北京100192

针对全球定位系统(GPS)在弱信号环境下的捕获需求,介绍了传统的信号捕获算法,分析了其在捕获灵敏度和效率上的不足之处,在此基础上提出一种基于半比特的改进差分积分算法.通过对中频信号进行半比特的块累加,解决了导航数据位翻转问题;... 详细信息

针对全球定位系统(GPS)在弱信号环境下的捕获需求,介绍了传统的信号捕获算法,分析了其在捕获灵敏度和效率上的不足之处,在此基础上提出一种基于半比特的改进差分积分算法.通过对中频信号进行半比特的块累加,解决了导航数据位翻转问题;采用与频率补偿搜索方法等效的圆周移位搜索方法降低了捕获的运算量,提高了捕获效率;采用差分相干积分算法对相干积分结果进行累加达到抑制噪声的增长的效果,减小了平方损耗,提高了信噪比.仿真结果表明,该算法能够有效的捕获到低信噪比环境下的卫星信号,并缩短了捕获时间,具有较高的捕获灵敏度和效率.

关键词：全球定位系统捕获半比特快速傅里叶变换差分相干积分

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GPS弱信号捕获技术的研究

GPS弱信号捕获技术的研究

作者：桑靖哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着卫星导航技术的不断发展,应用领域越来越广泛,同时用户对定位精度的要求也越来越高。在弱信号环境中,普通GPS接收机无法正常工作。GPS接收机天线接收到卫星信号后,经过下变频的处理后,首先进入基带处理模块,之后再进行定位解算。基... 详细信息

随着卫星导航技术的不断发展,应用领域越来越广泛,同时用户对定位精度的要求也越来越高。在弱信号环境中,普通GPS接收机无法正常工作。GPS接收机天线接收到卫星信号后,经过下变频的处理后,首先进入基带处理模块,之后再进行定位解算。基带处理包括捕获与跟踪。捕获更是衡量接收机性能的关键指标,因此GPS弱信号的捕获技术成为当前的研究热点。目前主要分为高灵敏度GPS、AGPS两个技术方向,本文研究了高灵敏度GPS接收机的弱信号捕获技术。本文从GPS信号的组成、伪码捕获时使用的扩频技术开始,对C/A码的生成、特性进行了深入的分析,仿真了C/A码波形图,C/A码的自相关函数及互相关的函数。之后对GPS信号功率进行了介绍,给出了不同环境下信号的衰减值,并对GPS信号进行了建模。其次,本文简单叙述了GPS信号捕获的基本理论知识,之后详细分析了串行捕获、并行频率捕获、并行码相位捕获这三种传统捕获方法及其各自的特点,最后分析了衡量信号捕获性能的方法,并仿真了单次检测概率与载噪比的关系曲线,得到载噪比越大,检测概率越大。第三,本文重点研究了弱信号环境下的捕获技术。分析了影响弱信号捕获的因素,弱信号捕获时需要通过提高信噪比增益才能获得良好捕获性能,通常有三种方法:相干积分、非相干积分、差分相干积分。对相干积分、非相干积分、差分相干积分三种累积技术的原理框图、各自的优缺点进行了分析与仿真,之后对三种累积方法进一步的进行了仿真比较,得出差分相干积分最适合弱信号捕获。同时对相干-非相干结合、半比特法、全比特法的性能进行了分析。最后对半比特法进行了改进,提出了基于半比特交替差分相干积分的弱信号捕获方法,并进行了仿真与半比特法进行了分析比较。由于弱信号捕获时,选取较长的数据长度,捕获时间随着增加,为了减少捕获时间,通过减少运算量,以便达到缩短捕获时间的目的,提出了基于时域混叠预处理的弱信号快速弱信号捕获方法,并对其性能进行了分析与验证。

关键词： GPS 弱信号捕获差分相干积分时域混叠

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捕获算法对比研究

计算机技术与发展 2014年第2期24卷 10-14页

作者：罗瑞丹徐颖中国科学院光电研究院北京100094 中国科学院大学北京100190

弱信号捕获是信号同步的关键技术,随着卫星导航应用范围越来越广,低信噪比下的信号捕获算法已经逐渐成为了捕获技术研究的热点。文中对低信噪比下的弱信号捕获算法进行了模型描述和性能定量分析,主要对相干积分算法、非相干积分算法和... 详细信息

弱信号捕获是信号同步的关键技术,随着卫星导航应用范围越来越广,低信噪比下的信号捕获算法已经逐渐成为了捕获技术研究的热点。文中对低信噪比下的弱信号捕获算法进行了模型描述和性能定量分析,主要对相干积分算法、非相干积分算法和差分相干积分算法的处理增益及其对应的检测性能进行了理论分析和仿真比对。仿真结果表明,差分相干积分算法具有良好的处理增益性能,且对数据位跳变不敏感,适用于低信噪比下的信号捕获。

关键词：全球导航卫星系统捕获非相干积分差分相干积分信噪比检测性能

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高灵敏度GPS软件接收机捕获算法

指挥控制与仿真 2012年第5期34卷 50-54页

作者：魏玲玲范胜林王顺亮刘建业南京航空航天大学导航研究中心江苏南京210016

针对传统方法难以实现室内环境下GPS信号的捕获以及传统弱信号捕获算法的一系列弊端,介绍了一种新的捕获算法。由于数据段通过"先累加后相关"的方式进行相干积分可以减少运算量,以此方法改进的半位捕获法进行数据段选择可以避免导航数... 详细信息

针对传统方法难以实现室内环境下GPS信号的捕获以及传统弱信号捕获算法的一系列弊端,介绍了一种新的捕获算法。由于数据段通过"先累加后相关"的方式进行相干积分可以减少运算量,以此方法改进的半位捕获法进行数据段选择可以避免导航数据位翻转,并且改进后的差分相干积分能够减小非相干积分造成的"平方损失"和改善信噪比。融合上述优点,提出了一种新的算法,为高灵敏度GPS软件接收机的实现提供了保证。仿真结果表明,此算法极大的提高了接收机的捕获性能,并且能够快速捕获到载噪比低至25dB/Hz的微弱信号。

关键词：先累加后相关差分相干积分载噪比快速捕获

基于PMF-FFT的北斗B1I弱信号捕获算法研究

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测控技术 2015年第10期34卷 15-18页

作者：任志玲杨春燕牛江龙空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077

北斗B1频点信号中,由于NH码调制的影响,使得相干积分时间限制在1 ms,因此,在弱信号条件下,使用传统的捕获方法将无法捕获到卫星信号。针对B1I信号特点,提出了弱信号的捕获算法,该算法以PMF-FFT为单元,采用改进的相干积分的算法并结合差... 详细信息

北斗B1频点信号中,由于NH码调制的影响,使得相干积分时间限制在1 ms,因此,在弱信号条件下,使用传统的捕获方法将无法捕获到卫星信号。针对B1I信号特点,提出了弱信号的捕获算法,该算法以PMF-FFT为单元,采用改进的相干积分的算法并结合差分相干积分算法捕获北斗信号,改进的相干积分算法可以克服NH码调制的影响,而差分相干积分相对于非相干积分算法可以降低平方损耗。仿真实验结果表明,当取改进相干积分次数为10,差分相干积分次数为3时,该算法能够成功捕获信噪比为一37 dB左右的微弱信号。

关键词：北斗卫星导航系统 PMF-FFT NH码改进的相干积分差分相干积分

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北斗卫星B1信号捕获算法研究

电子设计工程 2019年第14期27卷 1-5页

作者：马豪杰裴悦琨裴炳南胡朝阳大连大学辽宁省北斗高精度位置服务技术工程实验室

捕获是北斗卫星数字信号处理的第一步,其性能对卫星定位速度有着巨大的影响。文章重点研究了传统的并行码相位捕获算法,分析其在捕获效率和灵敏度上的不足。在此基础上,提出了一种循环圆周移位的差分相干积分算法。该算法通过对输入信... 详细信息

捕获是北斗卫星数字信号处理的第一步,其性能对卫星定位速度有着巨大的影响。文章重点研究了传统的并行码相位捕获算法,分析其在捕获效率和灵敏度上的不足。在此基础上,提出了一种循环圆周移位的差分相干积分算法。该算法通过对输入信号的频谱序列进行圆周移位操作,代替在不同多普勒搜索单元下进行重复的载波剥离和FFT,从而减少了运算量,提高了捕获效率。同时采用差分相干积分的方法对相干积分结果进行共轭相乘以达到抑制噪声的效果,提高了捕获灵敏度。仿真结果表明,该算法能够快速的捕获到北斗卫星信号。同时在低信噪比场景下,依然具有较高的捕获灵敏度和效率。

关键词：信号捕获北斗信号圆周移位差分相干积分

微弱GPS信号快速捕获算法研究及其FPGA实现

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