应用延迟累加的微弱GPS信号捕获算法_李源明

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GPS软件接收机中微弱信号捕获算法研究

ｒｃｉｅ，ｈｅａｃａｅｃｒｉｒｆｅｕｅｃｎｄＰＮｏｄａｅｉｏｒａｉｎ．ｅｅｖｒｔｎｃｌｕｌｔａｒｅｒｑｎｙａｃｅｐｈｓｎｆｍｔｏ
ＣｕｒｅｎｔｗｉｈｔｉｅｓｎｇｗｉｅｐｒａｐｐｌｃｔｏｎｏｆｔＰＳｒｅｖｅ，ＨｏｗＯｃｅｏｃｔｏｎｎｒｌｙｔｈｅｎｃｒａｉｄｓｅｄａｉａｉｈｅＧｅｃｉｒｔａｈｉｖｅｌａｉｉｗｅｋａｅｉｏｎｍｅｔｃｎｖｒｎｓｂｅｏｍｉｒｌｍ．ｎｇａｐｏｂｅＴｈｅｏｒｉａｙＧＰＳｒｃｉｒａｄｎｒｅｅｖｅｓｃｎ’ ｔｃｐｔｅａｒｃｔｖｉａｉｎａｅｌｔｉｎｌ，ａｕｒｎｄｔａｋｈｅｎａｇｔｏｓｔｌｅｓｇａｓｉ
ＡｂｔａｔＴｈｕｐｓｆｓｎｌｃｐｕｅｉｔｅｅｍｉｅｔｅｃｒｅｔｏａｉｎｖｓｌａｅｉｓｎｍｂｒｏｅｓｎｌｓｒｃ：ｅｐｒｏｅｏｇａａｔｒｓＯｄｔｒｎｈｕｒｎｃｔｉｂｅｓｔｌｔｕｉｌｏｉｌｅｅｓｆｈｉａｔｇ
２ＥＬＥｃＴＲＯＮ／ＣＴＥｓＴ
Ｊａｏ＂ｎ２Ｎｏ．，
ＧＰ软件接收机中微弱信号捕获算法研究Ｓ
李建伟，严丽云
（南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏南京，２００）１０３
摘要：信号捕获的目的是确定接收机当前所在位置的可见卫星号，进而计算可见卫星的载波频率和伪随机码相位信息。目前随着ＧＳＰ接收机应用的目益广泛，如何在弱信号环境下实现定位的问题日益突出。普通的

微弱GPS信号捕获中的远近效应消除方法

微弱GPS信号捕获中的远近效应消除方法刘杨;金天;李华军【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2011(33)5【摘要】首先分析了全球定位系统(global positioning system,GPS)互相关对微弱卫星信号捕获的影响,并针对该问题给出了子空间投影算法的推导,从理论上证明其能消除远近效应对微弱卫星信号捕获的干扰.在此基础上,重点分析了码相位和频率误差对子空间投影算法的影响,并通过模拟数据和真实数据加以验证.实验证明模拟数据由于其码相位和频率误差较小并可预测,采用子空间投影能够有效消除强、弱卫星信号互相关对某个微弱卫星信号捕获的影响,但对于实际信号由于频率误差一部分来源于晶振的抖动并不容易预测,针对捕获卫星能量极弱情况下,采用子空间投影的方法则存在较大的强信号残差并不容易被消除.%Effect of cross-correlation on weak global positioning system (GPS) signal acquisition is firstly analyzed, and is considered as a kind of near-far problem in GPS communication. In order to solve this problem,a sub-space projection algorithm is given and derived theoretically to improve its ability of eliminating near-far interference. The error analysis of the sub-space projection algorithm related to the GPS frequency and code errors during the acquisition procedure is discussed , and experiments are carried out with simulated data and real intermediate frequency data. Results show that in the simulated data case because the frequency and code error are minor and easy to estimate, the sub-space projection algorithm works wellin both strong and weak signal environments; while in the real data case the frequency error is difficult to predict, and the sub-space projection algorithm suffers great uncertainty in the weak signal environment.【总页数】6页(P1079-1084)【作者】刘杨;金天;李华军【作者单位】北京航空航天大学电子信息工程学院,北京,100191;北京航空航天大学电子信息工程学院,北京,100191;中国移动通信集团北京有限公司,北京,100007【正文语种】中文【中图分类】TN967.1【相关文献】1.遗传算法在微弱GPS信号捕获方法中的应用 [J], 李春宇;张晓林;张超;李宏伟2.高动态及微弱信号环境下GPS信号捕获方法 [J], 胡琼;茅旭初3.基于FPGA技术的微弱GPS信号捕获实现方法 [J], 许俊;茅旭初4.基于概率统计方法的微弱GPS信号捕获算法 [J], 朱建良;王兴全;吴盘龙;薄煜明5.一种改进的GPS微弱信号捕获方法 [J], 胡丛玮;李晓玲;安雷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种GPS软件接收机微弱信号捕获方法

[ 6] [ 5] [ 3] [ 4] [ 2]
F requency Approach [ M ] . B erlin : B irkh user Bosteon Base, l 2007: 10 35. VAN NEE D J R, COENEN A J R M. N ew Fast GPS Code A cqu isition T echn ique U sing FFT [ J]. E lectronics L etters, 1991, 27( 2): 158 160. AKOP I AN D. F ast FFT Based GPS Sate llite A cqu is ition M ethods[ J]. I EEE, 2005, 152( 4) : 277 286 . WU Fa lin, Z HANG K efe, i YASUDA A. GPS S igna lA cqu i sition and T racking U sing Soft w are G PS R ece iver [ J ]. IEEE, 2005, 152( 2): 843 846. GUO Ji m ing , W ANG W e , i CHAO Baichong . A Ne w GN SS So ftwa re R ece iver S igna l A cqu isition M ethod R esearch Based on Am b iguity Function [ C ] ∋ ION GN SS 2007. F ortW orth, T exas , U SA: [ s . n . ], 2007: 231 235. Jam es Bao Y en T su . i F undamenta ls of G loba l P ositioning Syste m R ece ivers : A So ftw are A pproach [ M ]. [ S. . l ]: John W iley & Sons Inc , 2005: 175 215 . [ 7] 汪伟 , G PS 软件接收机信号捕获和跟踪算法研究 [ D ]. 武汉 : 武汉大学 , 2008: 73 80 .

一种改进的GPS微弱信号捕获方法

一种改进的GPS微弱信号捕获方法
胡丛玮;李晓玲;安雷
【期刊名称】《武汉大学学报：信息科学版》
【年(卷),期】2008(33)8
【摘要】介绍了GPSL1载波中C/A码的捕获算法,以快速傅立叶变换为基础,采用相关积分和非相关积分对较长的信号进行处理,实现对GPS微弱信号的捕获。

为验证这一算法,利用一组在室内采集的GPSL1C/A码IF数据,采用一般的信号捕获方法和改进的信号捕获方法分别进行了处理。

结果显示,采用改进的方法捕获到了较微弱的GPS信号,提高了接收机的灵敏度。

【总页数】3页(P821-823)
【关键词】GPS软件接收机;信号捕获;信号跟踪;相关积分
【作者】胡丛玮;李晓玲;安雷
【作者单位】同济大学测量与国土信息工程系,上海市200092;现代工程测量国家测绘局重点实验室,上海市200092
【正文语种】中文
【中图分类】P228.41;P245.5
【相关文献】
1.一种改进的GPS微弱信号捕获算法 [J], 杨英杰;钦鹏明
2.一种新的微弱GPS信号捕获算法研究 [J], 唐卫涛;唐斌;刘舒莳;董绪荣
3.实现微弱GPS信号快速捕获的改进算法 [J], 王丽;刘原华;牛新亮
4.高动态及微弱信号环境下GPS信号捕获方法 [J], 胡琼;茅旭初
5.一种用于微弱GPS信号处理的快速捕获方法 [J], 林庆恩;茅旭初
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新的全球定位系统弱信号高灵敏捕获算法

新的全球定位系统弱信号高灵敏捕获算法陈景霞;李建文【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2012(32)11【摘要】通过对弱信号条件下的全球定位系统(GPS)捕获算法的分析,建立了相干累加一非相干累加结合捕获算法的信号模型及检测概率模型.为了提高强弱信号并存时GPS卫星信号的捕获性能,提出一种采用序贯概率比检测方法的GPS捕获算法.对该方法和相干累加一非相干累加算法的检测概率、时间复杂度进行了分析比较,并进行了仿真验证.通过理论分析和计算机仿真,证明该方法在保证较高检测概率性能情况下,可以有效地缩短强弱信号并存时的检测时间,提高对GPS弱信号的捕获性能.%The algorithm of weak Global Positioning System ( GPS) signal capture was analyzed, and the coherent accumulation and non-coherent accumulation capture algorithm's signal model and detecting probability model were built. In order to improve the performance of GPS signal acquisition when strong and weak signals both exist, this paper put forward a method of SPRT (Sequential Probability Ratio Test) to capture the GPS signal. This method with coherent accumulation and non-coherent accumulation capture algorithm in detecting probability and time complexity was compared and simulated. Through theoretical analysis and computer simulation, the SPRT method is proved of high detecting probability. It can effectively reduce the detection time when strong andweak signals both exist, and improve the performance of GPS weak signal acquisition.【总页数】6页(P3262-3267)【作者】陈景霞;李建文【作者单位】陕西科技大学电气与信息工程学院,西安710021;陕西科技大学电气与信息工程学院,西安710021【正文语种】中文【中图分类】P228.4【相关文献】1.兼容型高灵敏捕获算法的硬件实现方案 [J], 刘益芬;金天2.一种全球定位系统弱信号捕获策略 [J], 梁涛涛;杨春;吴军伟;王明3.一种全球定位系统弱信号捕获策略 [J], 梁涛涛;杨春;吴军伟;王明;4.基于LEO辅助的北斗B1C高灵敏快速捕获算法 [J], 张伟;董启甲;张爽娜;马跃;薛伟罗晨5.GPS软件接收机中一种新的弱信号捕获算法 [J], 李源明;张波;李署坚;张彦仲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

微弱GPS信号差分快速捕获算法

高灵敏度ＧＳ接收机性能的关键。通常的弱ＧＳ信号比室ＰＰ
当前Ｇｓ作为全球性卫星导航系统在各领域的应用受Ｐ
仿真的数学模型为［２１。
Ⅳ
到普遍关注，尤其是在弱信号环境下的接收定位技术研究，受到紧急救援和军事作战需求的刺激已经成为研究热点，其中的高灵敏度接收技术，于不受环境和条件的限制尤为受由到重视。在高灵敏度ＧＳ接收机中，于信号的捕获处在基Ｐ由带处理的最前端．此高效的微弱ＧＳ信号捕获算法是提高因Ｐ
ｖｌｄｔｆｔｌｏｒｔａｉｉｙｏａｇｉｈｍ．ｈｅ
ＫｅｒｓＧＰａｉｎｌｃｕｓｉｎ；ｄｆｒｎｅａｃｍｕａｉｎｙｗｏｄ：Ｓｗｅｋｓａ；ａｑｉｔｏｇｉｉｅｅｃｃｕｌｔｆｏ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＷｅｋＧＰｉｎｌａｑｉｉｏｌｏｔｍｓｔｅｐａｔａｅｅｈｏｏｉｓｏｉｈｓｎｉｖｔＳｒｃｉｅ，ｂｔａＳｓａｃｕｓｔｎａｇｒｈｉｈｒｃｉｌｋｙｔｃｎｌｇｅｆｈｇｅｓｔｉＧＰｅｅｖｒｕｇｉｉｃｉｙｕｕｌｈｉｎｃｕｌｔｎｔｃｎｌｇｆｍｐｏｉｇＧＰｉｎｃｕｓｔｎｓｎｉｖｔｌｃｎｕｔｆｉ．ｈｏｇｓａｌｔｅｓｇａａｃｍｕａｉｅｈｏｏｙｏｒｖｎＳｓａａｑｉｉｏｅｓｉｉｗｉｏｓｍｅａｌｍｅＴｒｕｈｙｌｏｉｇｌｉｔｙｌｏｏｔｔｅａａｙｉｏｈｕｒｎａｉｎｌａｃｍｕａｉｎｔｃｎｌｇｎａｔｒｇａｇｒｈｈｎｌｓｓｆｔｅｃｒｅｔｗｅｋｓｇａｃｕｌｔｅｈｏｏｙａｄｃｐｕｎｌｏｔｍ，ｔｅｐｐｒｐｔｆｒｒｈａｔｏｉｉｈａｅｕｏｗａｄｔｅｆｓａｑｉｔｎａｇｒｔｍｆｗａＳｓｇａｂｓｎｉｅｅｔａｃｕｌｔｎｏｈａｉｏｕｃｕｓｉｌｏｈｏｅｋＧＰｉｎｌｙｕｉｇｄｆｒｎｉｌａｃｍｕａｉｎｔｅｂｓｓｆｓｍｍｉｇ“ ｔａｖｎａｅｎｉｏｉｏｎｐｉｄａｔｇｓａｄｓｄｓｄａｔｇｓｈｌｏｔｍｓｖｒｆｄｔｒｕｈｓｌｔｎｐｒｏｍａｃｎｈｃｕｌｓｍｐｉｇｄｔａｏｆｅｈｉａｖｎａｅ．Ｔｅａｇｒｈｉｅｉｈｏｇｉａｉｅｆｒｎｅａｄｔｅａｔａａｌａａｈｓｃｎｒｄｔｅｉｉｅｍｕｏｎｉｍ

一种用于微弱GPS信号处理的快速捕获方法

ｓｒｎｅｒｐｄａｑｉｔｎｏｅｋＧＳｓｎ１ｕｉｇｔａｉｃｕｓｉｆｗａＰｉａ．ｈｉｏｇ
ＫＹＷＯＲＳ：ｌｂｌｓｉｎｇｓｓｍ（Ｐ）ａｉｃｕｓｉ；ｅａｃｄｈｓｅｒｈＦｒｓａｃ；ａＥＤＧｏａｐｉｏｉｙｔＧＳ；ＲｐｄａｑｉｔｎＳｒｌｏｅｐａｅｓａ；ＦｒｈＷｅｋｔｎｏｅｉｏｉｃｅ
定位效果。通常的ＧＳ接收机，要能捕获并跟踪到４颗以上的Ｐ只ＧＳ卫星信号，能够进行三维定位，达到较高的定位精Ｐ就并
要求，为设计提供了依据。
关键词：球定位系统；速捕获；全快串行搜索；速福里哀变换搜索；弱信号处理快微中图分类号：Ｎ９７１Ｔ６．文献标识码：Ａ
ＡｐｄＡｃｕｉｉｉｎＭｅｈｄｆｒＷｅｋＲａｉｑｓｔｏｔｏｏａＧＰＳＳｇａｏｅｓｎｉｎｌＰｒｃｓｉｇ
第２卷第１期７０
文章编号：０６— ３８２１）０—０３１０９４（００１３０一Ｏ５
计
算
机仿真来自２１年１月０００
一
种用于微弱ＧＳ信号处理的快速捕获方法Ｐ
林庆恩，茅旭初
（上海交通大学仪器科学与工程系，上海２０４０２０）
ＬＮＱｎ —ｅ，ＭＯＸＩｉｇｎＡｕ—ｃｕｈ

一种新的可用于GPS信号捕获的串行搜索算法[发明专利]

专利名称：一种新的可用于GPS信号捕获的串行搜索算法专利类型：发明专利
发明人：张波,李源明,李署坚,郑为阁,李德忠,冯剑锋
申请号：CN201210148735.X
申请日：20120514
公开号：CN102654578A
公开日：
20120905
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种可用于GPS信号捕获的串行搜索算法。

它在串行搜索算法的基础上增加了频偏估计模块、比较模块和搜索结束判决模块。

本发明的优点：首先，相比串行搜索算法，运算量减少了97.5%；其次，相比现用频域捕获算法，节省了FFT所需要的硬件；再次，节省的硬件面积可用于弱信号的捕获，从而在降低了硬件设计的复杂程度的同时提高了GPS接收机的灵敏度；最后，本发明可以防止在GPS接收机接收到强信号时，未找到信号最强点之前就进入跟踪程序。

申请人：北京航空航天大学
地址：100191 北京市海淀区学院路37号
国籍：CN
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GPS信号捕获中的数据预处理方法研究

GPS信号捕获中的数据预处理方法研究李胜全;纪元法;金际航;郝春贺;李科【期刊名称】《海洋测绘》【年(卷),期】2012(032)002【摘要】FFT-based algorithm to quickly capture the GPS signal has become a classic capturing algorithm. Data need to be preprocessed for performing the FFT operation in order to meet the base 2-FFT computation requirements. Three kinds of data preprocessing algorithms including the average sampling method, pulse re-sampling method and SINC interpolation method are used in the simulation. The results imply that SINC interpolation method loss less signal-to-noise. Using the look-up table method we realized the SINC method in field programmable gate array (FPGA) and presented the detailed design process. The results show that the method takes little resources and has high efficiency.%基于FFT的算法可以快速捕获GPS信号,成为一种经典捕获算法,为了进行FFT运算必须对数据进行预处理,以适应基2-FFT运算要求.仿真分析了平均采样法、脉冲重采样法和SINC甬数插值法三种数据预处理算法,表明SINC函数插值方法信噪比损失较小,采用查找表方式对该方法进行了现场可编程门阵列(FPGA)具体实现,给出了详细设计过程,结果显示该方法占用资源少、效率高.【总页数】4页(P18-21)【作者】李胜全;纪元法;金际航;郝春贺;李科【作者单位】海军工程大学电气与信息工程学院,湖北武汉430033;海军海洋测绘研究所,天津300061;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;海军海洋测绘研究所,天津300061;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;海军海洋测绘研究所,天津300061【正文语种】中文【中图分类】P228【相关文献】1.低信噪比条件下GPS信号捕获方法研究 [J], 危风江;杨小亮;徐双成2.通用GPS网平差数据预处理方法研究 [J], 许双安3.基于AF和UKF联合估计技术的高动态GPS信号捕获方法研究 [J], 刘志远;周晓东;王新;曲朝霞4.重叠分段循环相关法在弱GPS信号捕获中的实现 [J], 范翔;吴秋平5.公交GPS大数据预处理方法研究——以呼和浩特公交数据为例 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于小波处理的高灵敏度GPS信号捕获方法

基于小波处理的高灵敏度GPS信号捕获方法
李燕敏;易清明;石敏
【期刊名称】《计算机应用》
【年(卷),期】2013(33)10
【摘要】针对传统全球定位系统(GPS)弱信号高灵敏度捕获算法运算效率低的问题,提出了一种经过小波滤波预处理的同步数据块累加捕获方法.通过对采样的中频信号进行小波滤波预处理,根据有用信号与噪声在小波变换时所具有的不同特性来提高信噪比,同时降低基带处理的数据量;采用经过频率补偿后的同步数据块累加方法,减小多普勒频移搜索空间,提高运算效率,并能显著提高信噪比.仿真结果表明,与传统的高灵敏度捕获方法相比,该方法在捕获同样指标的微弱信号时,可以有效缩短捕获时间,改善微弱信号的捕获性能.
【总页数】4页(P2769-2771,2777)
【作者】李燕敏;易清明;石敏
【作者单位】暨南大学电子工程系,广州510632;暨南大学电子工程系,广州510632;暨南大学电子工程系,广州510632
【正文语种】中文
【中图分类】TP391;P228.4
【相关文献】
1.应用频率误差修正的高灵敏度GPS信号捕获技术 [J], 丁继成;赵琳;余小辉
2.一种高灵敏度 GPS 信号捕获算法 [J], 莫凡;王新龙
3.高灵敏度GPS信号捕获技术研究 [J], 李怀建;刘莉;杜小菁
4.一种新的高灵敏度GPS信号捕获方法 [J], 莫建文;欧阳缮;孙希延;蔡成林
5.基于随机共振的高灵敏度GPS信号捕获算法 [J], 莫建文;欧阳缮;肖海林;孙希延因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

实现微弱GPS信号快速捕获的改进算法

实现微弱GPS信号快速捕获的改进算法
王丽;刘原华;牛新亮
【期刊名称】《电视技术》
【年(卷),期】2016(40)2
【摘要】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.
【总页数】5页(P103-107)
【作者】王丽;刘原华;牛新亮
【作者单位】西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西西安710121;西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西西安710121;中国空间技术研究院西安分院,陕西西安710000
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.6
【相关文献】
1.无人机GPS信号的快速捕获与算法改进 [J], 刘智朋;王顶;李军中
2.微弱GPS信号差分快速捕获算法 [J], 史彦芳;刘静;马娟
3.新的微弱GPS信号快速捕获算法 [J], 郭利超;廉保旺;马朝霞
4.GPS信号并行捕获算法的改进与实现 [J], 韩美林
5.GPS信号快速捕获算法及FPGA实现流程设计 [J], 陈志勇
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GPS软件接收机中一种新的弱信号捕获算法

GPS软件接收机中一种新的弱信号捕获算法
李源明;张波;李署坚;张彦仲
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2012(35)11
【摘要】在软件GPS接收机中,捕获是接收机最先启动的工作模块,为保证接收机的高灵敏度,对捕获模块的指标要求严格。

为了在弱信号环境下捕获GPS(global positioning system)信号,提出一种新的算法。

该算法首先对1ms的数据进行分块和补零处理,然后通过对导航数据跳转沿的估计,延长了相干累积时间,综合考虑捕获时间和灵敏度,处理数据长度设置为280ms。

仿真结果表明,这种算法能够捕获信噪比为-44dB的信号,同时确保较少的运算量和较高的灵敏度。

【总页数】5页(P13-17)
【关键词】弱信号捕获;软件GPS接收机;相干累积;分块;补零
【作者】李源明;张波;李署坚;张彦仲
【作者单位】北京航空航天大学电子信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP228.4
【相关文献】
1.一种GPS软件接收机信号快速捕获算法研究 [J], 李亚峰;王新龙;纪新春
2.一种改进的 GPS 接收机弱信号捕获算法 [J], 马经纬;王延东;江晟
3.弱信号下软件GPS接收机全比特捕获算法 [J], 姜冰心;张中兆;孟维晓
4.基于GPS软件接收机平台的弱信号捕获算法研究 [J], 苗剑峰;周贵荣;赵媛媛
5.基于半比特交替和FFT组合的GPS软件接收机弱信号捕获算法 [J], 李寅寅;徐晓苏;刘锡祥
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软件GPS接收机弱信号捕获方法

软件GPS接收机弱信号捕获方法
张永辉;李树国;孙立成
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2013(43)4
【摘要】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.
【总页数】4页(P20-23)
【作者】张永辉;李树国;孙立成
【作者单位】中国人民解放军92941部队,辽宁葫芦岛125000
【正文语种】中文
【中图分类】P228
【相关文献】
1.GPS软件接收机中微弱信号捕获算法研究 [J], 李建伟;严丽云
2.基于GPS软件接收机平台的弱信号捕获算法研究 [J], 苗剑峰;周贵荣;赵媛媛
3.适用于GPS软件接收机的弱信号捕获方法 [J], 黎山;易清明;陈庆;石敏
4.基于半比特交替和FFT组合的GPS软件接收机弱信号捕获算法 [J], 李寅寅;徐
晓苏;刘锡祥
5.GPS软件接收机中一种新的弱信号捕获算法 [J], 李源明;张波;李署坚;张彦仲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

微弱卫星导航信号二次捕获方法与装置[发明专利]

专利名称：微弱卫星导航信号二次捕获方法与装置专利类型：发明专利
发明人：王勇松,赵民建,侯维玮,李云飞,王悦
申请号：CN200910152943.5
申请日：20090921
公开号：CN101666869A
公开日：
20100310
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种微弱卫星导航信号二次捕获方法与装置。

卫星导航接收机的捕获模块完成伪码相位和多普勒频偏较粗的估计。

在高灵敏度卫星导航接收机中，为了提高跟踪灵敏度，必须进行长时间相干积分，这就需要知道导航电文比特的翻转位置以及较小的剩余多普勒频偏。

捕获后，对跟踪相关器输出数据进行二次捕获，在剩余频偏范围内进行频点的二次搜索，旨在找到电文比特的翻转位置、二次编码的起始位置。

找到目标频点以及调制电文数据的翻转位置、二次编码的起始位置后，对跟踪相关器输出数据进行频偏补偿、相干积分以及平方操作，用频谱分析法对频偏补偿后剩余的频偏进行精细估计。

本发明适用于GPS、GLONASS等多种系统卫星导航接收机。

申请人：浙江大学
地址：310027 浙江省杭州市浙大路38号
国籍：CN
代理机构：杭州求是专利事务所有限公司
代理人：张法高
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第４５卷　第１期测　绘　学　报Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．１　２０１６年１月Ａｃｔａ　Ｇｅｏｄａｅｔｉｃａ　ｅｔ　Ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１６引文格式：李源明，李晶，张朋，等．应用延迟累加的微弱ＧＰＳ信号捕获算法［Ｊ］．测绘学报，２０１６，４５（１）：４４－４９．ＤＯＩ：１０．１１９４７／ｊ．ＡＧＣＳ．２０１６．２０１４０２２４．ＬＩ　Ｙｕａｎｍｉｎｇ，ＬＩ　Ｊｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｐｅｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　Ｗｅａｋ　ＧＰＳ　Ｓｉｇｎａｌ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｄｅｌａｙ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｇｅｏｄａｅｔｉｃａ　ｅｔ　Ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１６，４５（１）：４４－４９．ＤＯＩ：１０．１１９４７／ｊ．ＡＧＣＳ．２０１６．２０１４０２２４．应用延迟累加的微弱ＧＰＳ信号捕获算法李源明１，２，李　晶１，张　朋２，郑　勇２１．宇航动力学国家重点实验室，陕西西安７１００４３；２．中国人民解放军６３７５１部队，陕西西安７１００４３Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　Ｗｅａｋ　ＧＰＳ　Ｓｉｇｎａｌ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｄｅｌａｙ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ＭｅｔｈｏｄＬＩ　Ｙｕａｎｍｉｎｇ１，２，ＬＩ　Ｊｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧ　Ｐｅｎｇ２，ＺＨＥＮＧ　Ｙｏｎｇ２１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｘｉ’ａｎ　７１００４３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎｏ．６３７５１Ｕｎｉｔ　ｏｆ　ＰＬＡ，Ｘｉ’ａｎ　７１００４３，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ＧＰＳ　ｗｅａｋ　ｓｉｇｎａｌ　ｃａｐｔｕｒｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ａｒｅ　ｕｎａｖａｉｌａｂｌｅ　ｔｏ　ｃａｐｔｕｒｅ　ｕｎｄｅｒ　ａ　ｗｅａｋ　ｓｉｇｎａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ　ｂｌｏｃｋ　ｚｅｒｏ　ｐａｄｄｉｎｇ（ＤＢＺＰ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　ｉｔ　ａｄｏｐｔｓ　ｔｈｅ　ｄｅｌａｙ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｒｅｔａｉｎｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｔｅｍｐｏｒａｒｉｌｙ　ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｄｉｓｃａｒｄｅｄ　ｉｎ　ＤＢＺＰ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｗａｉｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｄｅｌａｙｉｎｇ　１ｍｓ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｎ　ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅ　ｔｈｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｒｅｔａｉｎｅｄ　ｔｅｍｐｏｒａｒｉｌｙ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｖａｌｕｅ．Ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ａｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｓｅ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｌｉｔｔｌｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｇａｉｎ　ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｃａｐｔｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｗｈｏｓｅ　ｃａｒｒｉｅｒ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ（Ｃ／Ｎ０）ｉｓ　１７ｄＢ－Ｈｚ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｃａｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｏ　９１％．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｅａｋ　ｓｉｇｎａｌ　ｃａｐｔｕｒｅ；ｄｅｌａｙ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ；ＤＢＺＰ；ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅ；ＦＦＴＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｕｐｐｏｒｔ：Ｏｐｅｎ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ（Ｎｏ．２０１４ＡＤＬ０４０４）摘　要：针对在弱信号环境下传统算法无法进行捕获的问题，提出了一种改进算法。

该算法在双块零拓展（ｄｏｕｂｌｅ　ｂｌｏｃｋ　ｚｅｒｏ　ｐａｄｄｉｎｇ，ＤＢＺＰ）算法的基础上，采用延迟累加的方法，首先将ＤＢＺＰ算法相关运算结果中被舍弃的部分暂存，然后对延迟１ｍｓ的接收信号进行相关运算，得到相应的相关运算结果，将其与存储的运算结果进行相干累加，并将相干累加结果作为捕获模块输出与门限值进行比较。

改进算法在增加极少运算量的前提下，通过提高相关运算结果的利用率，增加了数据观测量。

仿真结果表明，改进算法能够提高捕获算法处理增益，在捕获载噪比为１７ｄＢ－Ｈｚ的信号时，检测概率能够达到９１％。

关键词：弱信号捕获；延迟累加；双块零拓展；叠加；ＦＦＴ中图分类号：Ｐ２２８文献标识码：Ａ文章编号：１００１－１５９５（２０１６）０１－００４４－０６基金项目：宇航动力学国家重点实验室开放课题（２０１４ＡＤＬ０４０４）ＧＰＳ接收机由于其快捷、稳定的定位功能，在现代社会中已经成为重要的组成部分［１－３］。

目前，随着对导航技术的深入研究［４－５］，高灵敏技术已经成为高性能ＧＰＳ接收机的主要特征之一［６－８］。

国内外研究表明，只有当ＧＰＳ接收机搜索到至少４颗导航卫星时，才能够成功定位［９］。

然而，现实环境中存在各种干扰，致使普通导航接收机无法搜索到所需的卫星［１０］。

因此，用于复杂环境下的导航接收机，其捕获模块的指标要求相当严格［１１］。

如果没有良好的弱信号捕获能力，ＧＰＳ接收机将无法适应复杂的应用环境［１２］。

近年来，国内外学者针对ＧＰＳ弱信号捕获的问题提出了不同的算法。

文献［１３—１４］提出了一种遍历码时延和多普勒频移的算法，这种算法硬第１期李源明，等：应用延迟累加的微弱ＧＰＳ信号捕获算法件简单，但是运算量非常大。

文献［１５］设计了一种循环相关算法，该算法在同一时间对所有码时延进行处理，可以减少运算量，但是其对弱信号的捕获能力较差。

文献［１６—１７］通过延迟－乘积的方式消除了所有多普勒频移仓，同样能够减少运算量，但是该方法更适合捕获码分多址（ｃｏｄｅｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ，ＣＤＭＡ）信号。

此外，文献［１８］通过与本地多普勒补偿信号进行相关运算，在采用长时间相干累计的同时，减少了处理时间，但是该运算存在功率损失。

以上研究工作表明，在保证较少运算量及较高捕获灵敏度的情况下，设计一种既能够捕获弱信号又能够保证较快运算速度的算法具有极其重要的意义。

本文针对ＧＰＳ弱信号捕获难题，首先简要介绍了ＤＢＺＰ（ｄｏｕｂｌｅ　ｂｌｏｃｋ　ｚｅｒｏ　ｐａｄｄｉｎｇ）算法的原理，通过分析得出该算法具有较好的弱信号捕获能力和快速的运算速度，但是该算法具有相关运算结果利用率低的缺点。

针对这一问题，本文在ＤＢＺＰ算法的基础上，提出了一种改进算法。

该算法采用延迟累加的方法，不仅能够提高相关运算结果的利用效率，而且能够更好地适应弱信号环境。

１　基于ＤＢＺＰ的改进捕获方法本文介绍的改进算法主要基于ＤＢＺＰ方法，因此有必要介绍ＤＢＺＰ算法的具体实现过程，其流程如图１所示。

根据文献［１９］可知，该算法在估计导航数据位的基础上，能够进行长时间的相干累计，这样就保证了其对弱信号的捕获性能。

此外，在相关运算之前，对基带信号和本地信号均进行了分块处理，这样进行ＦＦＴ的点数就很少，导致捕获过程的整体运算量得到极大地减少。

相比现有很多弱信号捕获算法捕获时间很长的问题，ＤＢＺＰ算法的优势非常明显。

图１　ＤＢＺＰ算法原理图Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ＤＢＺＰ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ５４Ｊａｎｕａｒｙ　２０１６Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．１ＡＧＣＳ　ｈｔｔｐ：∥ｘｂ．ｓｉｎｏｍａｐｓ．ｃｏｍ在ＤＢＺＰ算法中，每次相关运算结果输出的２　Ｎ个点，总是只保留前Ｎ个点，舍弃后Ｎ个点。

这种方法进行了２　Ｎ个点的相关运算，但仅仅将相关运算结果的前Ｎ个点视为有用数据，只保留一半的运算结果，降低了运算结果的利用效率。

改进算法采用延迟叠加的方法，将初始相关结果的后Ｎ个点暂存起来，然后将基带信号进行延迟，重复运算步骤，得到新的相关运算结果，将结果中的前Ｎ个点与之前暂存的Ｎ个点进行叠加，作为捕获结果输出，算法具体流程如图２所示。

图２　改进算法流程Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ主要步骤如下。

第１步：采用Ｔ－ｍｓ接收信号，将其分为ｍ＋１块，定义每个子块的大小为Ｎ，将相邻的两个子块组合，构成ｍ个２　Ｎ长度的双块。

第２步：将本地复现的Ｃ／Ａ码分为ｍ块，每个子块的大小均为Ｎ，用零元素将每个子块拓展成２　Ｎ长度的双块。

第３步：将对应的双块进行相关运算，得到ｍ个２　Ｎ点的相关运算结果，将其中第ｋ个相关运算结果前Ｎ点和后Ｎ点相关序列结果分别保存，记为ｒｋ（ｎ）和ｒ′ｋ＋１（ｎ）。

第４步：将本地复现的Ｃ／Ａ码循环延迟１个子块，重复第２步到第３步，得到ｍ×ｍ个相关运算结果。

第５步：将接收信号延迟１ｍｓ，采用同样长度的信号。

重复第１步到第４步，输出的２　Ｎ个点相关值分别记为ｒｋ＋１（ｎ）与ｒ′ｋ＋２（ｎ）。

将叠加结果ｒｋ＋１（ｎ）＋ｒ′ｋ＋１（ｎ）作为累加输出存入ｍ×ｍ矩阵中。

第６步：将得到的ｍ×ｍ个相关子块结果对应元素取模值，取其中的最大累积值。

将最大累积结果与阈值比较。

若有元素模值大于预先设定的阈值即认为信号被捕获，元素对应的位置标定了的Ｃ／Ａ码相位与多普勒频率；若没有元素模值大于预先设定的阈值，则重新读取新的Ｔ－ｍｓ基带信号，重复步骤第１步到第５步。

从算法过程中可以看出，改进算法通过保留相关运算结果的后Ｎ个点，提高了相关运算结果的利用率，增加了数据观测量。

此外，对于相关运算结果，通过重叠叠加的方法增加了相关累加的过程。

因此，根据理论分析，相比ＤＢＺＰ算法，改进算法在增加一次相加运算的前提下，增加了数据观测量和相干累加时间，用很少的运算量换取了较大的处理增益，捕获结果应具有更高的相关峰值，且其捕获性能也应更加优越。

GNSS信号兼容捕获算法

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数字信号处理(理论算法与实现)第1章_1

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北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告(附MATLAB程序)

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阵列信号处理中DOA算法分类总结(大全)

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