BOC信号合成相关函数通用无模糊跟踪方法

针对全球导航卫星系统(GNSS)所使用的二进制偏移载波(BOC)调制信号存在跟踪模糊的问题,提出了一种能够应用于多种BOC类型信号的通用无模糊跟踪方法。首先基于调制形状码向量的概念提出了BOC信号通用表示方式。然后,推导了BOC信号互相关函数的调制形状码向量表达式。最后,在BOC通用模型的基础上,基于合成相关函数思想,设计了一种通用无模糊跟踪方法。仿真结果表明,该方法可以适用于各种相位和阶数以及复合和包含复信号的BOC调制信号,得到无模糊的窄单峰相关函数。通过分析该方法的抗噪声性能和多径抑制性能,证明其相对于传统的BOC无模糊跟踪方法具有更好的抗噪声性能。     

电离层色散对DS/FH-BPSK信号解调性能影响

相位连续的DS/FH(Direct Sequence/Frequency Hopping,直接序列/跳频)扩频信号的扩频带宽比直扩信号更宽,在电离层的非线性相位以及跳频频点变化这两者的共同作用下,该信号的BPSK(Binary Phase Shift Keying,二相相移键控)解调性能明显恶化。依据随机变量概率分布的数学规律,推导得到了在背景电离层色散条件和跳频频点均匀分布前提下,某种DS/FH卫星测控信号的引导信号和长周期信号BPSK误码率的变化规律,并在特定信号参数条件下进行了误码率仿真。     

一种时间传递系统中调制器时延的数字标定算法

针对传统示波器观察法测量BPSK（Binary phase shift keying,二进制相移键控）调制器时延时存在整码元模糊、噪声敏感、载波初相要求苛刻及标定精度低的缺点,利用软件无线电的相关处理技术,提出一种精密的BPSK调制器时延标定算法.通过高速数字示波器对BPSK调制器的输入基带信号和输出载波调制信号进行双通道同步过采样,对输出信号与输入信号采样值进行循环相关,根据相关峰值对应的样本点序号以及连接电缆的校准时延,计算得到BPSK调制器时延.仿真和试验验证表明：提出的算法不受载波初始相位影响,时延标定上限可达1个伪随机码周期,而且低载噪比情况下也能得到准确结果.数字示波器的通道采样率为10 GSa/s时,采用提出的算法进行BPSK调制器时延标定,标定结果的不确定度可以达到0.2 ns.     

基于LAS码的星群多目标测控技术研究

针对星群多目标同时测控问题,基于星群轨道根数的时延特性和多普勒频移特性分析可得,星群多目标测控的上行链路遥控与测距信号可实现S CDMA（Synchronous Code Division Multiple Access,同步码分多址）,由于星间距离较小,下行链路遥测与测距信号满足QS CDMA（Quasi synchronous code division multiple access,准同步码分多址）.上行链路遥控和测距信号形式设计为PCM BPSK CDMA（Pulse Code Modulation Binary Phase Shift Keying Code Division Multiple Access,脉冲编码调制二进制相移键控码分多址）,上行链路信号采用Gold序列扩频;下行链路遥测和测距信号形式设计为PCM BPSK CDMA,根据总的时延差,提出下行链路采用基于等长脉冲间隔法构造的LAS（Large Area Synchronous,大区域同步）码扩频.结果表明：比特信噪比Eb/N0为10.5 dB时,遥控误码率为1＆#215;10 6;Eb/N0为9.6 dB时,遥测误码率为1×10^5——与达到相同误码性能的Gold序列相比有1 dB改善,因此,LAS码相比于Gold码能够获得更好的误码性能.     

北斗GEO卫星实时求速算法研究

以北斗系统空间信号接口控制文件中规定的卫星位置计算标准算法为基础,研究了采用北斗广播星历实时计算北斗GEO(Geostationary Earth Orbit,地球静止轨道)卫星速度的算法。首先,通过将开普勒参数和摄动改正项对时间求导,给出了计算北斗GEO卫星瞬时速度的直接求速算法并进行了验证测试。接着,探讨了微分步长对北斗GEO卫星位置微分求速精度的影响。进一步,采集真实北斗GEO卫星广播星历数据,选择代表卫星,采取不同微分步长,分别按照位置微分与直接求速计算卫星速度,并进行了比对测试。验证测试结果证明了北斗GEO卫星直接求速算法的理论正确性,该算法可作为计算GEO卫星瞬时速度的标准算法;比对测试结果则表明适用于北斗GEO卫星位置微分求速的合理微分步长应为1s。     

无线航空电子机内通信MIMO信道仿真

无线航空电子机内通信（WAIC）宽带互连可选用多天线无线局域网（WLAN）。在航空电子设备舱,无线电信号在机舱结构和航电设备架之间的反射是造成多径衰落的主要因素,而且在进行多入多出（MIMO）传输时,不同天线接收信号间的相关性一般不可忽略。根据航电设备架和设备布置的几何位置关系及其材质,建立了三维模型,采用接收球反射角误差法模拟信号在航电舱内的传播路径。针对不同航电设备安装密度条件,分别考虑均匀线性和圆形天线的信号接收情况进行仿真,使用聚类对数据预处理,得到多簇多径信道模型,并使用多径衰落和时延分布描述的航电舱WAIC信道特性,统计分析得到MIMO信道传输矩阵,以及接收机天线间相关性对信道性能的影响。仿真分析表明,当航电设备安装密度大于60%时,信道条件可近似采用完全满载时的信道参数。文中的仿真分析方法为航电设备架附近的MIMO无线传输特性分析和设计提供了参考。     

BOC信号的相关跟踪研究及GALILEO接收机设计初探

Galileo卫星导航系统是欧盟组织研发的新一代完全面向民用的卫星导航系统,使用了BOC(二进制副载波)这一独特的调制方式,研究BOC信号的相关峰特性,对设计接收机捕获跟踪通道是至关重要的。本文简要介绍了Galileo系统导航信号的特征和频率规划,对多种BOC信号的自相关性能、码跟踪方法进行了仿真,并探讨了接收机开发中的关键问题。     

基于北斗卫星的纳秒级全球授时系统

北斗三号系统的基础服务可以为全球用户提供精度优于20ns的信号，更高精度的时间同步应用，需要如GNSS共视、全视、PPP或卫星双向时频传递等专用方法，成本高，并且需要专业维护，只适合小范围应用。在研究了各种高精度时间比对技术的基础上，基于国家授时中心的标准时间UTC（NTSC），提出了基于北斗卫星实时共视、实时全视和实时PPP多种技术互补融合的纳秒级全球授时方法。结合时延绝对标定与分段标定组合的设备时延标定，以及振荡器动态驯服等技术，建立了标准时间远程复现系统，由服务端和用户端两部分组成。服务端由国家授时中心维护，用户仅需要安装一台标准时间复现设备，并通过互联网或北斗短报文信道自动持续从服务端获取服务数据，即可在本地恢复出溯源至标准时间UTC（NTSC）的时间频率信号。系统可为全球用户提供与UTC（NTSC）偏差小于5ns的1PPS信号，以及万秒频率稳定度优于5×10-13、相对频偏小于5×10-14的10MHz信号，授时A类不确定度优于2ns。目前已经为多个行业提供服务。     

基于阵列天线的一种GPS多径抑制方法

为了抑制多径效应对GPS的严重影响,在分析了多径效应对伪码跟踪环路影响的基础上,提出了一种基于空间平滑的改进稳健波束形成算法来抑制GPS多径效应。以直线阵为基础,采用前后向空间平滑算法对阵列接收信号进行预处理,针对各种失配,采用改进的稳健波束形成算法进行处理。该方法既可以有效地抑制GPS多径效应,又可以有效地改善伪码跟踪环路的跟踪精度。仿真实验结果验证了所提方法的正确性和有效性,具有较高的工程实践价值。     

能耗均衡的三维最优持久编队通信拓扑生成

滑动相关器被广泛应用于信道特性的测量，但航空遥测信道的大延迟衰落会严重限制测量系统的测量性能，甚至测量无法完成。为了更加精确地测量航空遥测信道，本文提出一种基于Zadoff-Chu(ZC)序列的滑动相关器，研究其在航空遥测信道测量系统中的信道测量能力。与传统分析方法不同，首先从频域给出测量系统中每个干扰分量的解析表达，然后给出多径环境下的平均动态范围，最后分别基于ZC序列根、归一化滑动因子、信噪比(SNR)和测量序列长度等干扰因素的仿真分析每个干扰分量对测量性能的影响。仿真结果表明：所提的滑动相关器会明显抑制由加性噪声产生的干扰，且在归一化滑动因子大于2和信噪比大于10 dB时，测量性能比传统滑动相关器至少提高2 dB,因此所提滑动相关器的滑动相关峰会更加明显，能更利于航空遥测信道中每条多径分量的检测。     

Gating Functions for Multipath Mitigation in GNSS BOC Signals

A new multipath mitigation technique is proposed for binary offset carrier (BOC) signals in global navigation satellite systems (GNSS) using the concept of gating function originally conceived for the GPS coarse-acquisition (C/A) code. Specially-tailored pulses are utilized to diminish the number of false-lock points of the code discriminator response and to improve the multipath mitigation capability. The code loop includes only four real correlators (two extra correlators are required for the simplified bump-jumping algorithm with BOC(n,n) signals). Results obtained with BOC(n,n) and BOC(2n,n) signals show that this technique eliminates the multipath ranging errors for reflected rays with relative delays typically above twenty percent of the spreading code chip duration, thus comparing favorably with the conventional receiver correlation techniques.     

一种高动态低信噪比下载波快速捕获跟踪方法

针对高动态、低信噪比的接收信号,首先对整个多普勒频率范围进行分段,并在每一段内利用本地产生的带有多普勒频率变化率的复信号来抵消接收信号中多普勒频率变化率的影响,然后在每一段内利用FFT（FastFourierTransform,快速傅里叶变换）进行载波频率并行捕获,从而同时完成载波多普勒频率及其变化率的初步估计。利用载波多普勒频率及其变化率估计信息辅助锁频环快速入锁,进而利用锁频环辅助三阶锁相环完成载波信号的锁频锁相跟踪。使用这种方法,可以快速获取信号的多普勒频率及其变化率信息,并且在极短时间内完成载波的稳定跟踪,使接收设备具备快速捕获跟踪大动态弱信号的能力。     

BOC信号自适应门限判决捕获方法

BOC信号是一种分离频谱的调制方式,与传统的导航扩频信号相比,具有更强的抗干扰能力和更高的测量精度。但BOC信号自相关函数具有多峰值的特点,如何从接收端找出最大峰值并正确恢复BOC信号是技术难点。本文给出了一种BOC信号的捕获方案和具体的实现算法。     

高精度秒脉冲信号的产生

通过介绍高精度秒脉冲信号的实现原理以及实现中的关键技术,分析了如何减小由码跟踪环路测量误差导致的秒脉冲信号随机抖动误差,提出了减小由直接数字频率合成器导致的秒脉冲信号系统钟模糊误差的实现方法。最后给出了在＂北斗＂一号卫星标校机工程应用中的实际性能,统计精度（1倍标准差）为1.7ns,保证了标校设备能高精度地服务于BD-1导航定位系统。     

Multi-objective approach in GNSS code discriminator design

In spread spectrum ranging system receivers such as the Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers, a discriminator is used in the code tracking loop to provide an error signal for the tracking of incoming signals. Typically, the discriminator manipulates several correlator outputs to form the correction signal. A multi-objective approach is adopted here to design the coefficients associated with a multi-correlator-based discriminator to lead to a better performance tradeoff in large tracking range, acceptable multipath-induced bias, high sensitivity, free of ambiguity, and small variance. It is shown that the multiple-objective problem can be tackled via a quadratic/linear programming method, rendering the optimal coefficient vector for the implementation of the discriminator. In addition, as the discriminator design is often subject to conflicting requirements, it is shown that the proposed design approach is capable of establishing bounds on achievable performance. Examples with respect to BPSK (binary phase-shift keying) NRZ (nonreturn-to-zero), and BOC (binary-offset carrier) signals are given to illustrate the design approach.     

基于RBF网络的跟踪特性角对接收信号影响模型研究

在航天发射任务中,地面遥外测设备跟踪特性角（α角、β角）对接收信号质量的影响非常大,由于α角、β角影响接收信号的机理非常复杂,一直以来只进行定性分析.在研究RBF（Rradial Basis Function,径向基函数）网络的基础上,利用RBF网络建立跟踪α角、β角对接收信号的影响模型,并用已知样本数据对模型进行训练和验证,详细论证模型参数的选取方法,给出跟踪特性角对接收电平影响的量化分析和预测的一种方法.利用模型对某次发射任务设备的接收电平进行了预测,预测结果与实测结果基本相符,满足应用要求,对提高航天发射任务地面测控系统风险评估能力有重要意义.     

基于层次分析法的直扩信号安全性能评估模型

在综合直扩信号风险分析、截获方法的基础上，率先对直扩信号安全性能评估模型进行了研究，建立了基于AHP（AnalyticHierarchyProcess，层次分析法）的直扩信号安全性能评估模型，详细给出了直扩信号安全指数的计算过程，并对多种直扩信号的安全指数进行了仿真。仿真结果袁明：评估方法有效；提出的模型可以定量评价不同直扩信号的安全性能，为直扩信号的安全性设计提供定量的依据。此外，还提出了卫星测控直扩信号的安全等级分类原则和卫星安全等级要求。     

卫星测控直扩信号安全性能评价体系研究

为了定量评估直扩信号的安全性能,在给出卫星测控直扩信号安全防护定义的基础上,对卫星测控直扩信号安全性能评价指标进行了研究.在深入分析直扩信号典型威胁的基础上,提出了等效码长、调制指数、码速率截获因数、等效码长截获因数、码序列截获因数、干扰因数等衍生指标,分析、仿真了它们的影响因素,得到了它们与基本指标的关系,初步建立了直扩信号安全性能评价体系,为后续安全性能评估打下基础.     

基于Viterbi算法的扩频码与信息序列联合估计

针对短码DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum,直接序列扩频）信号扩频码MLE（Maximum Likelihood Estimation,最大似然估计）问题,提出了一种基于Viterbi算法的扩频码搜索方法,并将其应用到同步CDMA（Code Division Multiple Access,码分多址）信号的扩频码估计中.该算法利用了扩频码码元为±1的先验知识,以向量的2-范数平方或1-范数作为度量值;每次判决扩频码码元时,计算2条可能路径的度量值,并选择使度量值最大的那条路径作为幸存路径,最终的幸存路径即为估计的扩频码;所提算法不仅计算复杂度低,而且能同时估计扩频信号的扩频码和信息序列.仿真实验表明,本算法在低信噪比时同样具有较好的性能.