一种改进的DSSS系统的码捕获技术

针对低信噪比条件下直接序列扩频(DSSS)系统的码捕获问题,提出了差分非相干累加的PN码捕获技术。研究了差分相干与差分非相干码捕获技术的工作性能,仿真结果表明,差分非相干码捕获技术具有更强的抗载波频偏能力。在此基础上,克服调制数据对码捕获的影响,提出了一种改进的差分非相干码捕获技术,即差分非相干累加的码捕获技术。仿真研究证明了差分非相干累加码捕获技术比差分非相干码捕获技术有4 dB的改善,其更能适应低信噪比条件工作。     

一种改进的两级相干累加码捕获方法

为了提高伪码捕获性能,在分析常用相干-非相干码捕获平方损耗及捕获性能的基 础上,提出了一种改进的两级相干累加伪码捕获算法。通过在第二级累加之前对多普勒频偏 进行有效补偿,实现了相干累加,提高了捕获性能;采用FFT实现,解决了工程实现的难 度。与传统的相干-非相干累加码捕获算法相比,该方法具有捕获门限低、多普勒频偏可估 计等优点。计算机仿真表明,该方法仅比理论值恶化1 dB,具有高效的捕获性能。 同时,分析表明该方法实现简单、快捷,具有很好的工程应用前景。     

高动态弱直扩信号的分级捕获算法

针对低信噪比高动态环境下直扩信号经典捕获算法中多普勒频偏估计精度和快速傅里叶变换（FFT）运算量的矛盾,提出了一种基于频偏补偿的两级非相干累加捕获算法。该算法以部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换（PMF-FFT）算法为单元,首先利用第一级频偏粗估值对多普勒频偏进行补偿,然后通过调整第二级PMF-FFT中部分匹配滤波器长度并利用滑动平均窗对残余频偏进行精估。理论分析和仿真结果表明,与经典捕获算法相比,该算法在FFT运算点数相同的条件下,可以有效地提高多普勒频偏估计精度,并且在高动态环境下具有更好的检测性能。     

大频偏条件下PN码捕获改进算法

针对大频偏条件下PN码捕获的问题,提出了一种改进的PN码捕获算法,即基于谱线插值的 联合码捕获算法。首先对现有的码捕获技术进行了分析,然后在部分相关值作FFT的码捕获 算法的基础上,提出了基于谱线插值的联合码捕获算法。算法的核心思想是对部分相关值作 FF T处理,并利用插值公式计算出载波频偏的精确估计值,使得后续的载波跟踪环更有利于载 波跟踪。介绍了新的码捕获系统的工作原理,推导了载波频偏估计的插值公式,并将非相干 累加技术应用于码捕获系统,从而提高了低信噪比条件下载波频偏估计的精度。最后,通过 仿真证明了此算法对现有GPS接收机性能有5 dB的改善。     

低信噪比高动态条件下基于FFT的二维平移累加PN码捕获算法

针对低信噪比高动态条件下直接序列扩频（DSSS）系统中PN码捕获的问题,提出了基于FFT 二维平移累 加的PN码捕获算法。首先对现有的PN码捕获技术进行了分析,然后研究了时变的载波频偏与 码频频偏对PN码捕获的影响,在此基础上,提出了基于FFT二维平移累加的PN码捕获算法。 算法的基本思想是对相关器输出的相关值在载波频偏不确定度与码相位不确定度同时进行平 移,从而消除相关峰“漂移”现象,增大非相干累加的有效性。给出了采用此算法的捕获系 统结构图,并对关键参数进行了分析。最后,通过仿真表明了该算法对捕获系统有6 dB的改 善。     

低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获算法

针对卫星移动通信低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获提出了一种新的算法即基于搜索空间压缩的谱线循环平移算法。首先,介绍了现有的载波频偏捕获技术,分析其不能适应快变多普勒频偏条件的原因;其次,分析了多普勒变化率对载波频偏捕获的影响,主要考虑一次变化率与二次变化率将严重限制低信噪比情况下对载波频偏估计时非相干累加的有效性;最后,在此基础上,提出了低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获的基于搜索空间压缩的谱线循环平移算法。对算法进行的Matlab仿真结果表明,其具有2~3 dB的改善增益,与最大似然算法相比,在性能仅有0.2 dB损失的情况下运算量大大减少。     

一种改进的“北斗”卫星信号捕获方法

针对Neumann-Hoffman(NH)码跳变影响“北斗”卫星捕获灵敏度的问题，提出了一种改进的相干累积算法。通过遍历连续信号的码元的组成，找出大于门限的相关值，减少NH码跳变对信号累加的影响。仿真结果表明，改进的相干累积算法可以有效提高弱信号的捕获成功率。与传统的相干累积算法相比，延长了累积长度；与非相干累积算法相比，捕获灵敏度提高了2～3 dB。同时，采用先累加后相关的方法，有效降低了算法复杂度。     

非相干累加中检波方式的性能分析与参数选取

阐述了GNSS信号捕获过程中非相干能量累加的两种检波方式的实现原理,利用雷达 检测理论对两者的性能进行了分析对比与数值计算,给出了两种检波方式的性能曲线。提出 了两种相干累加时间与累加次数的选取方法并进行了仿真,该方法和仿真结果可作为GNSS系 统信号捕获与跟踪过程方案设计的参考依据。仿真结果还表明,平方律检波方式相比于包络 检波方式,在能量累加性能上要略差,差值在0.5 dB以内。     

基于频域差分的“北斗”三号信号快速捕获算法

针对“北斗”三号导航信号快速捕获问题，提出了一种能够克服“北斗”三号信号中Neuman-Hoffman(NH)码跳变并提高“北斗”三号导航卫星信号B1I频点信号信噪比的快速捕获算法。该算法基于频域差分非相干的部分匹配滤波和快速傅里叶运算（Fast Fourier Transform,FFT）算法，利用加窗和补零的方式提高FFT的频点分辨率并抑制扇贝损失，通过频域差分的方式弥补相干积分时间短和非相干平方损失带来的信噪比不足。理论分析和仿真实验证明，该算法优于传统非相干积分，能实现“北斗”三号信号的快速捕获。     

一种应用于测控模拟验证设备的伪码捕获方案

依据设备指标基于FFT循环相关算法提出了一种扩频伪码捕获方案。采用相干累加和 恒虚警门限设置对方案进行了改进并完成了检测模型的特性分析及周期累加次数的确定,同 时基于FPGA设计了循环相关模块和峰值检波模块的实现框架。仿真分析表明,此方案满足现 实需求,具有很强的实用价值。     

调频遥测信号载波频率的精确估计

传统调频遥测信号载波频率估计算法对输入信号降采样后直接进行快速傅里叶变换,实现方法虽然简单,但测量精度较差,无法适应高动态、低信噪比等复杂场景。为此,提出了一种调频遥测信号载波频率的精确估计算法。两并联补偿支路先分别采用正、负调频频率对输入信号进行频率预先补偿,低通滤波后完成降采样处理,削弱调频频率的频谱影响;频率搜索状态对采样数据进行载波多普勒变化率的频率补偿,经过快速傅里叶变换、非相干积分和频谱重心搜索完成频率解算,提高载波频率的检测性能。试验与分析表明,所提算法在高动态、低信噪比等复杂场景下可显著提高调频遥测信号载波频率的估测性能。     

微弱扩频信号捕获的积分时间延拓技术

相对于普通扩频接收机,微弱扩频信号捕获需要更长的积分时间以获得处理增益。然而,伪码多普勒频偏导致能量不能在一个码相位上持续积累,限制了积分时间的进一步增加。为此,提出了一种扩频信号捕获时间延拓技术,增加了扩展积分单元,通过对扩展积分结果进行路径搜索,从而有效地减少了码多普勒引起的相位滑动对相关运算积分时间的限制。仿真和实测结果表明所提技术突破了传统全球导航卫星系统（GNSS）捕获算法的积分时间上限,提高了系统灵敏度。针对带内信噪比低于-50 dB的GPS L1 P码捕获,给定硬件资源约束和5 kHz多普勒范围,算法的捕获概率优于传统算法约3 dB。     

一种应用于深空通信的微弱信号捕获算法

针对低信噪比、高动态条件下深空测控通信信号捕获概率低以及复杂度较高的问题,首先分析了深空测控通信信号捕获的难点以及信号循环平稳特性,然后在此基础上提出了一种基于循环相关的新算法。计算机仿真结果证明新算法捕获门限达24 dBHz,适应频率动态达800 Hz/s;新算法较传统的捕获算法,在相同门限条件下的频率动态适应范围提升了约两个数量级。该方法已被应用于我国第一个深空测控站的建设,工作性能稳定可靠,有效地解决了低信噪比下深空站抑制载波信号的捕获问题。     

采用矩阵累乘的自相关矩阵构造

提出了一种适用于低信噪比情况下提取扩频信号特征参数的算法。该算法通过对被测信号的多次采样、分段累乘,扩大了待分解信号的样本数,降低了噪声的影响,从而能够获得比传统子空间分解算法更好的性能。通过分段累乘构造的自相关矩阵,对其进行特征值分解后,表现出对噪声不敏感的特性,在一定程度上克服了常规方法的噪声敏感缺点。对算法的仿真计算表明,该方法应用在低信噪比的通信环境下,信号特征值不会被噪声湮没,解决了传统子空间方法在低信噪比条件下的分辨率不足的问题。该算法的提出对低信噪比条件下的扩频信号处理和参数检测有重要的工程和实际意义。     

基于相关算法的脉冲信号检测性能分析

低信噪比信号检测一直都是侦察领域关注的课题。为此,提出了基于相关算法的脉冲信号检测方法,介绍了相关算法检测原理,用统计分析方法确定了理论最佳检测门限,并对相关检测性能进行了仿真分析,在低信噪比条件下完成了信号到达时刻和脉冲宽度的估计。     

离散周期Wigner-Hough变换及其检测性能分析

分析了周期Wigner-Hough变换(PWHT)进行离散化计算时,对线性调频连续波（LFMCW）信号 的检测性能 。通过推导高斯白噪声中LFMCW信号经离散化PWHT后信噪比处理增益表达式,分析了离散PWH T的弱信号检测性能。通过推导离散PWHT较离散Wigner-Hough变换(WHT)的检测性能优势表 达式,比较了离散PWHT与离散WHT算法的检测性能。仿真实验验证了离散PWHT的信噪 比处理增益具有准相干积累的效果,PWHT较WHT更优的检测性能。     

低信噪比下突发通信的同步检测

针对低信噪比下突发通信系统的同步检测问题,提出了一种利用接收信号平均信噪比和瞬时信噪比设置动态检测门限的同步方法,实现了信号检测门限的设置与信号脉冲出现时刻噪声能量的自适应匹配,提高了低信噪比下同步检测概率。计算机仿真表明在同步序列长度为63时,信号的有效检测工作信噪比可以降低到-5 dB。该方法适合于低信噪比下运动平台间的突发通信系统。     

直扩信号检测与估计的改进

对低信噪比下直接序列扩频(DS／SS)信号的检测和估计提出了一种新的改进思路。在通常数值处理前加设一预处理模块，该模块能改善白噪声背景下信号的信噪比，从而为进一步提高低信噪比信号检测与估计的能力给出了一条新的途径。