基于重叠的P码频域直接捕获法研究

基于重叠保留法及FFT的伪码快速捕获技术研究
陆承颖
【期刊名称】《现代防御技术》
【年(卷),期】2007(035)004
【摘要】PN码的快速捕获是设计直接序列扩频接收机的关键技术之一.对于无限长的输入序列,采用了基于分段相关的快速捕获算法.分段相关采用重叠保留法,用FFT实现每块的相关运算.在Matlab环境下验证了本算法可以在低信噪比及高动态环境下实现PN码的快速捕获.
【总页数】5页(P95-99)
【作者】陆承颖
【作者单位】中国航天科工集团公司,二院25所,北京,100854
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7;TN919
【相关文献】
1.基于匹配滤波器与FFT的伪码快速捕获方法及性能分析 [J], 廉保旺;刘慧红;毛得明
2.基于FFT并行搜索伪码和频偏的快速捕获新方法 [J], 罗炬锋;王翔;付耀先;袁晓兵
3.改进的基于FFT的伪码快速捕获法 [J], 窦建华;李雪;王守亚
4.低信噪比下的基于FFT的快速伪码捕获法 [J], 王守亚;吴琰;;
5.基于PMF与FFT的扩频伪码快速捕获方法 [J], 许大华;李明峰;王烁
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P码直接捕获的算法研究任练勇;张雷【摘要】The direct acquisition algorithm of GPS P-code under low-SNR and large Doppler frequency is studied and analyzed in this paper. Direct average method, matched filtering method and partial correlated method based on FFT are all simulated and compared with each other according to the performance and realization of the acquisition. Through the contrastwe can see that, partial correlated method based on FFT transform 2-D to1-D. It has the ability of anti-noise and faster acquisition time, so more suitable for engineering.% 本文对 GPS P 码在低信噪比和较大多普勒频移情况下的直接捕获算法进行了研究、分析，对直接平均法、匹配滤波法和 FFT 辅助部分相关捕获法这三种算法进行了仿真，并对它们的捕获性能和实现进行了比较。

通过比较可知 FFT 辅助部分相关捕获方法将二维搜索转为一维搜索，具有较好的抗噪声能力和较快的捕获时间，更适合工程使用【期刊名称】《现代导航》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P258-260)【关键词】P码;直接捕获;多普勒;FFT【作者】任练勇;张雷【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄050081;北京环球信息应用开发中心,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TN966GPS卫星同时在L1和L2频段发送信号，L1频段在同相和正交两路分别发送P(Y)码和C/A码，在L2频段只发送P(Y)码。

一种基于相干累加的并行伪码快速捕获算法作者：郭婧张长革杨刚刘志哲吴智杰来源：《现代电子技术》2015年第01期摘要：介绍了一种适于高动态、低信噪比环境下的伪码快速捕获算法。

分析了相同累加点数下，相干累加和非相干累加各自的优缺点，并在此基础上对扩频增益和扫频点数量方面进行优化，进而提出一种基于时域PN码相关的分级捕获并行处理的方法。

仿真结果和分析表明，该方案能在高动态环境下实现信号的快速捕获。

关键词：扩频通信；高动态；信号捕获；时域相关中图分类号： TN911.7⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）01⁃0009⁃03Abstract： A pseudo⁃code fast⁃acquisition algorithm suitable for high dynamic and low SNR conditions is proposed in this paper. Based on the performance analysis of coherent and non⁃coherent accumulation with same cumulative length， the spread⁃spectrum gain and sweep points areoptimized， and then a grading acquisition parallel processing method based on time⁃domain PN code is proposed. Simulation and analysis results indicate that the proposed method can significantly improve the performance of fast signal capture in high dynamic environment.Keywords： spread spectrum communication； high dynamic； signal acquisition；time⁃domain correlation0 引言伪码捕获是直接序列扩频（DS⁃SS）通信中的一个关键性问题。

GPS 中基于P码的快速直接捕获方法的研究
冯永新;刘芳;潘成胜;王光兴
【期刊名称】《计算机科学》
【年(卷),期】2007(034)005
【摘要】GPS系统采用典型的CDMA体制,目前扩频PRN码主要是用于标准定位服务的C/A码和用于精确定位服务的P码,而P码的捕获通常是利用C/A码来完成的.为保证扩频信号具有更高的扩频增益、更强的抗模仿和抗欺骗能力,GPS接收机必须实现P码的直接捕获.本文从研究信号直接捕获算法角度出发,提出了一种新的P码快速直接捕获算法,结果表明,该算法较XFAST和均值法扩大了时间覆盖域,提高了捕获效率.
【总页数】4页(P62-65)
【作者】冯永新;刘芳;潘成胜;王光兴
【作者单位】东北大学信息科学与工程学院,沈阳,110004;沈阳理工大学通信与网络工程中心,沈阳,110168;沈阳理工大学通信与网络工程中心,沈阳,110168;南京理工大学控制科学与工程系,南京,210094;沈阳理工大学通信与网络工程中心,沈阳,110168;南京理工大学控制科学与工程系,南京,210094;东北大学信息科学与工程学院,沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.GPS P码直接捕获方法研究 [J], 于晓明;郭高峰
2.基于小波的GPS接收机P码频域直接捕获技术研究 [J], 肖模艳;何志彪
3.基于广义补零的GPS的P码直接捕获研究 [J], 汤亮
4.基于差分码和块处理方法的GPS信号快速捕获算法 [J], 黄磊;张其善;寇艳红
5.基于广义补零的GPS的P码直接捕获研究 [J], 汤亮;卫文娟
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810875248.0(22)申请日 2018.08.03(71)申请人 中国人民解放军国防科技大学地址 410073 湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人 唐小妹　袁葱林　孙鹏跃　楼生强　左勇　张可　刘瀛翔　林红磊　陈雷　(74)专利代理机构 长沙国科天河知识产权代理有限公司 43225代理人 董惠文(51)Int.Cl.G01S 19/30(2010.01)(54)发明名称一种适用于P码捕获的改进PMF -FFT方法(57)摘要本发明属于卫星导航系统信号捕获领域，涉及一种卫星导航系统P码捕获的改进PMF -FFT方法。

该方法包括：步骤S1，设置总相干积分时间T、分段相干积分时间T c ，并计算部分匹配滤波器数量K、部分匹配滤波器长度2X；步骤S2，计算K个部分匹配滤波器执行单次PMF -FFT算法所需的运算时间，自身功率损耗以及包络检波损耗；步骤S3，确定达到等效判决信噪比所需的最小非相干累加次数；步骤S4，计算得到该组合参数值条件下的总运算时间；步骤S5，改变组合参数值的取值，重复执行步骤S1-S4直到设定的次数，使得PMF -FFT算法总运算时间最短的参数值为组合参数值优化结果。

本发明方法在满足捕获性能需求下，提高了运算速度，对系统建模更加精确。

权利要求书1页 说明书6页 附图5页CN 109061693 A 2018.12.21C N 109061693A1.一种适用于P码捕获的改进PMF -FFT方法，其特征在于：对PMF -FFT系统中的组合参数值进行优化，所述组合参数值包括总相干积分时间、分段相干积分时间、部分匹配滤波器数量和部分匹配滤波器长度；具体步骤包括：步骤S1，设置总相干积分时间T、分段相干积分时间T c ，并计算部分匹配滤波器数量K、部分匹配滤波器长度2X；步骤S2，计算K个部分匹配滤波器执行单次PMF -FFT算法所需的运算时间，自身功率损耗以及包络检波损耗；步骤S3，根据PMF -FFT算法自身功率损耗、包络检波损耗以及非相干累积功率损耗确定达到等效判决信噪比所需的最小非相干累加次数；步骤S4，将最小非相干累加次数与单次PMF -FFT算法的运算时间相乘，得到该组合参数值条件下的总运算时间；步骤S5，改变组合参数值的取值，重复执行步骤S1-S4至设定的次数，使得PMF -FFT算法总运算时间最短的参数值为组合参数值优化结果。

P码直接捕获算法的设计及资源优化
王俊;李加琪;吴嗣亮
【期刊名称】《宇航学报》
【年(卷),期】2011(032)012
【摘要】针对P码直接捕获消耗资源较多的问题,提出了一种资源优化的方法.该方法在检测概率、虚警概率和捕获时间满足系统要求的约束下,对存储资源、乘法器资源与逻辑资源进行多目标的优化,并通过兼容FFT快速捕获法与延迟相乘法的特点,能够自由地分配时域与频率搜索的并行度,因此该方法能够适用于各种形状的二维不确定域搜索任务,更有效地对资源消耗进行优化.
【总页数】8页(P2491-2498)
【作者】王俊;李加琪;吴嗣亮
【作者单位】北京交通大学电子信息工程学院,北京 100044;北京理工大学信息与电子学院,北京 100081;北京理工大学信息与电子学院,北京 100081
【正文语种】中文
【中图分类】TN953
【相关文献】
1.基于均值法的P码直接捕获改进算法 [J], 韩奇;肖伟;刘文祥;孙广富
2.卫星导航定位P码直接捕获算法研究 [J], 徐浩;曾芳玲
3.基于时频融合的长码直接捕获优化算法研究 [J], 曾芳玲;欧阳晓凤;徐浩;吕大千
4.卫星导航定位P码直接捕获算法研究 [J], 徐浩;曾芳玲
5.基于整数规划下遗传算法的P码直接捕获算法优化 [J], 王俊;孙昕;王丽
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P码直接捕获的研究李春晓【摘要】为保证GPS系统具有更高的抗干扰能力,需要实现快速的P码直捕.因此文中研究了P码直捕的可执行性,对XFAST、均值法和多普勒频域补偿等算法进行了研究.并将直接均值法进行改进,提出了XFAST与均值法相结合的方法,并在频域进行分段相干累加.仿真结果证明,此方法更有利于硬件实现.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2013(026)004【总页数】4页(P74-77)【关键词】GPS;P码直捕;XFAST;均值法【作者】李春晓【作者单位】西安电子科技大学电子工程学院,陕西西安710071【正文语种】中文【中图分类】TN967.1传统的GPS接收方案是通过捕获C/A码获取导航数据电文，然后利用C/A码调制的导航电文中的转接字(HOW)所提供的P码信息对其进行捕获。

然而，C/A码的码长短，码速低，易受敌方干扰和欺骗，在强干扰和欺骗的战争环境下，难以通过C/A码来捕获P码。

因此需要P码直接捕获技术，P码直接捕获技术的难点在于由于P码的长码特性导致的捕获时间长和捕获速度慢。

因此研究了基于频域的FFT捕获算法的均值法和复制扩展重叠法，扩大了时间覆盖域，减少搜索时间。

然而，在高动态环境下，特别是信噪比较低时，要成功实现P码捕获是比较困难的，通常将增多接收机相关器数量并消耗大量硬件资源。

本文将频域分段相干累加法应用于P码直捕系统，可以大幅减小捕获系统对硬件资源的消耗。

1 算法描述1.1 FFT法由于匹配滤波器法和滑动相关法在时域逐bit进行自相关需要大量的并行和串行数据处理，将耗费大量的硬件资源或牺牲捕获时间，不适合于P码的直接快速捕获，因此将伪码的捕获转化到频域，利用FFT来进行捕获。

FFT捕获的原理如式(1)所示其中，L表示伪码序列的长度。

由于P码长度较大，仅采用FFT在频域的搜索用时将非常大，因此采用均值法和扩展复制均值法，这两种方法有效减少了搜索时间。

1.2 均值法原理:P码具有良好的自相关性，如图1所示。

基于FPGA的高动态P码直捕算法设计与实现吴华兵;胡永辉;何在民;王康【摘要】长周期精密测距码(P码)的直接捕获技术对提高导航接收机的性能十分关键,为了设计出高动态、低信噪比环境下的P码快速直接捕获接收机,采用部分匹配滤波器组实现伪码时域并行搜索,结合小点数的快速傅里叶变换(FFT),将匹配滤波器输出的部分相关值进行功率谱分析,完成多普勒频率偏移的并行搜索.硬件实现时结合FPGA的特殊结构,提高资源利用率,同时采用并行流水机制处理ADC的采样信号,对于每一个采样点,均可以在下一个采样点到达之前完成该点的码相位和频率的二维搜索.对比国内外P码接收机的研究成果,算法在捕获时间上有很大改进.在信号功率为-165 dBW,伪码相位±1 s的时间不确定度,以及多普勒频率偏移±16 kHz的条件下,捕获时间小于10 s,完全适用于高动态环境下的P码快速直接捕获.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2010(035)006【总页数】5页(P7-11)【关键词】高动态;P码直捕;匹配滤波器组;FFT;FPGA实现【作者】吴华兵;胡永辉;何在民;王康【作者单位】中国科学院国家授时中心,陕西,西安,710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,陕西,西安,710600;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院国家授时中心,陕西,西安,710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,陕西,西安,710600;中国科学院国家授时中心,陕西,西安,710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,陕西,西安,710600;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院国家授时中心,陕西,西安,710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,陕西,西安,710600;中国科学院研究生院,北京,100039【正文语种】中文【中图分类】TN8510 引言在采用直接序列扩频体制的卫星导航系统中,P码序列周期长,码速率高,相对于民用的短周期测距码(民码),具有更高的保密性、抗干扰能力和测距精度,因此在军事领域获得了广泛的应用。

基于FFT的P码直接捕获算法及其FPGA实现
赵金磊
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2014(27)11
【摘要】全球卫星定位系统,具有完整的理论体系及广阔的应用前景,研究GPS系统对完善我国卫星导航定位系统有着重要意义.文中主要研究了基于FFT的P码捕获方法,给出了相应的Matlab仿真结果,并最终采用Cyclone ⅢEP3C120F80C8芯片完成了基于FFT的P码直接捕获算法的FPGA实现.
【总页数】3页(P25-27)
【作者】赵金磊
【作者单位】西安电子科技大学电子工程学院,陕西西安710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN967.1
【相关文献】
1.基于频域FFT的P码直接捕获技术研究 [J], 周桃云;蔡成林;张怡;廉保旺
2.基于FFT-BP算法的多元域LDPC码译码器设计与FPGA实现 [J], 余瑜;林辉琛;李雪松;刘星成
3.一种基于并行FFT的pn码快速捕获算法实现 [J], 胡娟
4.利用FFT实现长码的直接捕获 [J], 王振岭;余凡
5.基于FFT的P码捕获技术及FPGA实现 [J], 何琪;郑建生;陈鲤文
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惯性辅助的多段重合P码快速直接捕获方法李荣冰;徐昭;曹进;刘建业【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】In order to solve the problem of low detection probability and low acquisition efficiency and meet the requirements of rapid high-precision positioning in complex environment, a multi-segment overlap folding P-code acquisition algorithm was designed, which can increase the amount of information contained in the same length of local code and improve the efficiency of code correlation processing as a result of the folding preprocessing of local code. An INS-aided fast direct P-Code acquisition method using multiple replica coincidence folding operation was proposed, which narrows the Doppler range with the navigation parameters from INS and adjust the local control parameters automatically, therefore it can realizes the P code fast acquisition in high dynamics and weak signal environments. Simulation results show that this method can effectively improve the acquisition efficiency of P code, i.e., the acquisition probability can be increased by 10% and the calculation time consuming can be reduced by 30% in environments with carrier-to-noise ratio of 30-40 dB·Hz.%为满足复杂环境下快速高精度定位的需求，针对传统P码捕获方法存在信号检测概率与捕获速率低的问题，设计了多段重合折叠的P码处理方法，对本地码序列进行折叠预处理，有效增加了相同长度本地码的信息利用率，提高相关运算处理效率。