Variance-Triggered Two-Step GPS Acquisition
Creators
- 1. Universidade Federal do Rio Grande do Norte
- 2. University of Mons
Description
The acquisition is the most time-consuming step performed by a Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver. The objective is to detect which satellites are transmitting and what are the phase and Doppler frequency shift of the signal. It is the step with the highest computational complexity, especially for signals subjected to large Doppler shifts. Improving acquisition performance has a large impact on the overall performance of the GNSS reception. In this paper, we present a two-step Global Positioning System (GPS) acquisition algorithm whose first step performs an incremental correlation to find a coarse pair of phase and frequency and the second step, triggered by the variance of the largest correlation values, refines the first step. The proposed strategy, based on the conventional time-domain serial algorithm, reduces the average execution time of the acquisition process to about 1/5 of the conventional acquisition while keeping the same modest logic hardware requirements and slightly better success and false-positive rates. Additionally, the new method reduces memory usage by a factor that is proportional to the signal's sampling frequency. All these advantages over conventional acquisition contribute together to significantly improve the overall performance and cost of GPS receivers.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الاستحواذ هو الخطوة الأكثر استهلاكا للوقت التي يقوم بها جهاز استقبال النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS). والهدف من ذلك هو الكشف عن الأقمار الصناعية التي تقوم بالإرسال وما هي المرحلة وتحول تردد دوبلر للإشارة. إنها الخطوة ذات أعلى درجة من التعقيد الحسابي، خاصة بالنسبة للإشارات الخاضعة لتحولات دوبلر الكبيرة. تحسين أداء الاستحواذ له تأثير كبير على الأداء العام لاستقبال النظم العالمية لسواتل الملاحة. في هذه الورقة، نقدم خوارزمية اكتساب نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المكونة من خطوتين والتي تؤدي خطوتها الأولى إلى ارتباط تدريجي للعثور على زوج خشن من الطور والتردد والخطوة الثانية، الناجمة عن تباين أكبر قيم الارتباط، تنقح الخطوة الأولى. تقلل الاستراتيجية المقترحة، بناءً على الخوارزمية التسلسلية التقليدية للنطاق الزمني، متوسط وقت تنفيذ عملية الاستحواذ إلى حوالي 1/5 من الاستحواذ التقليدي مع الحفاظ على نفس متطلبات الأجهزة المنطقية المتواضعة ونجاح أفضل قليلاً ومعدلات إيجابية خاطئة. بالإضافة إلى ذلك، تقلل الطريقة الجديدة من استخدام الذاكرة بعامل يتناسب مع تردد أخذ عينات الإشارة. تساهم كل هذه المزايا على الاستحواذ التقليدي معًا في تحسين الأداء والتكلفة الإجمالية لأجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي بشكل كبير.Translated Description (French)
L'acquisition est l'étape la plus longue effectuée par un récepteur GNSS (Global Navigation Satellite System). L'objectif est de détecter quels satellites émettent et quel est le décalage de phase et de fréquence Doppler du signal. C'est l'étape avec la plus grande complexité de calcul, en particulier pour les signaux soumis à de grands décalages Doppler. L'amélioration des performances d'acquisition a un impact important sur la performance globale de la réception GNSS. Dans cet article, nous présentons un algorithme d'acquisition de système de positionnement global (GPS) en deux étapes dont la première étape effectue une corrélation incrémentielle pour trouver une paire grossière de phase et de fréquence et la deuxième étape, déclenchée par la variance des plus grandes valeurs de corrélation, affine la première étape. La stratégie proposée, basée sur l'algorithme sériel dans le domaine temporel conventionnel, réduit le temps d'exécution moyen du processus d'acquisition à environ 1/5 de l'acquisition conventionnelle tout en conservant les mêmes exigences matérielles logiques modestes et des taux de réussite et de faux positifs légèrement supérieurs. De plus, le nouveau procédé réduit l'utilisation de la mémoire d'un facteur proportionnel à la fréquence d'échantillonnage du signal. Tous ces avantages par rapport à l'acquisition conventionnelle contribuent ensemble à améliorer considérablement les performances globales et le coût des récepteurs GPS.Translated Description (Spanish)
La adquisición es el paso más lento realizado por un receptor del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS). El objetivo es detectar qué satélites están transmitiendo y cuáles son la fase y el desplazamiento de frecuencia Doppler de la señal. Es el paso de mayor complejidad computacional, especialmente para señales sometidas a grandes desplazamientos Doppler. La mejora del rendimiento de adquisición tiene un gran impacto en el rendimiento general de la recepción del GNSS. En este documento, presentamos un algoritmo de adquisición del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) de dos pasos cuyo primer paso realiza una correlación incremental para encontrar un par grueso de fase y frecuencia y el segundo paso, desencadenado por la varianza de los valores de correlación más grandes, refina el primer paso. La estrategia propuesta, basada en el algoritmo serie de dominio de tiempo convencional, reduce el tiempo promedio de ejecución del proceso de adquisición a aproximadamente 1/5 de la adquisición convencional, manteniendo los mismos requisitos modestos de hardware lógico y tasas de éxito y falsos positivos ligeramente mejores. Además, el nuevo método reduce el uso de memoria en un factor que es proporcional a la frecuencia de muestreo de la señal. Todas estas ventajas sobre la adquisición convencional contribuyen juntas a mejorar significativamente el rendimiento general y el coste de los receptores GPS.Files
pdf.pdf
Files
(1.4 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:0084d0d8d87f4383d9de5bb1232385e4
|
1.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الحصول على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) القائم على التباين على خطوتين
- Translated title (French)
- Acquisition GPS en deux étapes déclenchée par la variance
- Translated title (Spanish)
- Adquisición de GPS de dos pasos activada por varianza
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2956999013
- DOI
- 10.3390/s19143177
References
- https://openalex.org/W1575883496
- https://openalex.org/W2005626179
- https://openalex.org/W2008090218
- https://openalex.org/W2038166203
- https://openalex.org/W2071531335
- https://openalex.org/W2107957642
- https://openalex.org/W2119667497
- https://openalex.org/W2125927855
- https://openalex.org/W2129131372
- https://openalex.org/W2169800677
- https://openalex.org/W2260663238
- https://openalex.org/W2322512009
- https://openalex.org/W2503630490
- https://openalex.org/W2511031347
- https://openalex.org/W2792124136
- https://openalex.org/W2794172435
- https://openalex.org/W2802582357
- https://openalex.org/W4247422159
- https://openalex.org/W4250955649
- https://openalex.org/W4285719527