高动态环境下GPS信号跟踪算法综述

本文首先介绍了ＧＰＳ系统的概况，高动态环境及其对ＧＰＳ信号的影响，然后重点讨论了在高动态环境下信号跟踪的一些算法及其实现框图。     

Galileo系统在空间飞行器定位中的应用

欧洲的Galileo系统将在2008年建成，届时它将与美国的GPS系统相互补充。在对Galileo系统导航星座轨道和信号结构分析的基础上，结合各种不同轨道高度的空间飞行器用户的动态特点，推导了用户卫星接收天线的可见可用性模型，建立了基于Galileo坐标系统(ITRF-96)的高动态定位算法模型，针对实际航天工程任务的LEO和GEO卫星进行了定位仿真，为Galileo系统在空间领域的实际应用打下了基础。     

高动态环境INS辅助GPS载波跟踪算法研究

载波跟踪技术是GPS软件接收机的关键技术之一,载波跟踪算法在很大程度上决定了GPS软件接收机的性能.本文基于一种典型载波跟踪环的结构,分析了锁相环(PLL)的工作原理及动态性能,并在此基础上设计了一种INS辅助的GPS载波跟踪算法.仿真结果表明和PLL相比.所设计的INS辅助GPS载波跟踪算法能够在保证GPS载波跟踪环路滤波器带宽足够窄的情况下,可以有效地增加环路带宽,从而加大了环路捕获带宽,提高了环路的捕获性能;所设计的INS辅助GPS载波跟踪算法适用于机动性较高的载体.     

针对高动态目标的陆基导航系统精度及抗干扰能力分析

精度性能和抗干扰性是陆基导航系统的两项重要技术指标,对导航过程影响很大.当陆基导航系统以弹道导弹为导航目标时,针对导弹的高动态特性,分析了影响导航精度的误差源及其量级,并基于主要误差源的作用机理提出了提高精度的技术途径.为了提高系统在复杂电磁作战环境下的适应性,提出了两项提高抗干扰能力的方案.最后对陆基导航站/SINS组合导航系统进行了仿真,结果表明陆基导航系统应用于组合导航能够有效地提高弹道导弹的射击精度.     

用于卫星模拟飞行测试的太阳电池阵动态模拟系统设计

现阶段卫星模拟飞行测试中,太阳电池阵模拟器(SAS)伏安特性曲线数目有限,无法连续动态模拟卫星在轨运行中太阳电池阵实际电能输出情况。为此,基于模拟飞行测试环境,设计太阳电池阵动态模拟系统。该动态模拟系统由电源、控制和测控等测试系统组成。为保证动态模拟系统的高时效性和精确性,对参数实时获取传递、曲线建模计算和功率输出等各环节开展分析。利用某卫星太阳电池阵对动态模拟系统设计进行验证,结果表明系统能精确模拟太阳电池阵伏安曲线和功率输出变化。将仿真结果与实际在轨卫星数据进行比较,结果显示系统可很好地模拟时变太阳电池阵输出特性,证明了动态模拟系统设计对太阳电池阵动态输出模拟的有效性。     

基于GEO卫星的导弹天基数据链频率同步技术研究

针对导弹天基数据链中导弹的高速运动导致弹星之间高动态信号频率同步问题,根据导弹的运动轨迹推导了弹星之间高动态信号的多普勒频偏和多普勒变化率公式,分析了不同射程导弹运动导致弹星信号多普勒变化范围.为实现弹星之间高动态信号的快速频率同步,对基于时域的滑动相关捕获算法和基于频域的FFT捕获算法进行了分析与仿真.理论分析和仿真结果表明,FFT捕获算法中通过累积多个频域码元信号可以满足导弹和卫星之间高动态信号的快速频率同步要求,这对导弹天基数据链的工程实现具有重要参考意义.     

高动态GPS接收机的设计

介绍全数字的高动态GPS接收机设计思路，给出一种基于DSP技术的全数字、模块式C／A码高动态GPS接收机设计方案。     

高动态环境下三阶锁相环参数设计及性能仿真

文章分析了高动态环境下三阶锁相环参数设计方法。从环路带宽、环路稳定性方面分析比较了Meyr和Kaplan模拟环路的参数设计方法。之后分析比较数字环路的参数设计方法,包括Meyr设计方法的数字实现及Jaffe-Rechtin滤波器。最后,基于数字环路参数设计方法分析,通过性能仿真,表明在不同的输入信号动态及信噪比条件下,可以通过优化环路带宽设计参数,以减小失锁概率及跟踪误差。文章结论为高动态环境下三阶锁相环参数优化设计提供参考。     

高动态多目标智能信号源研制

为了研究高动态环境下的多目标通信定位系统,设计了一种智能信号源,它可以模拟实际高动态环境下的 扩频信号,是实验室环境下研究与测试接收机必不可少的测量设备。     

GPS相对定位在星间测量中的应用

基于GPS载波相位差分技术,提出了星间测量中的GPS相对定位测量方案,分析了其算法模型,并利用两台GPS接收机进行了高动态仿真验证。仿真结果表明,该方案能达到厘米级的相对定位精度。     

双超敏捷卫星载荷舱扰动补偿研究

文章针对动静隔离式双超敏捷卫星载荷舱存在活动部件时，载荷舱指向精度下降的问题，依据双超敏捷卫星的特点，对双超敏捷卫星载荷舱进行了扰动补偿研究。首先，建立了载荷舱活动部件扰动模型以及双超敏捷卫星模型，扰动包括反作用飞轮小幅值高频随机扰动和摆镜扫描大幅值规律性扰动；然后，在采用飞轮扰动被动隔振和摆镜扫描主动补偿的基础上，利用双超敏捷卫星磁浮机构带宽高的特点进行二次主动隔振。仿真结果表明：在进行飞轮扰动被动隔振以及摆镜扫描扰动主动补偿后，载荷舱的指向精度提高到6×10-3（deg）；磁浮机构进行二次主动隔振后，载荷舱的指向精度提高到2×10-4（deg）。该方法为双超敏捷卫星载荷舱受扰时指向精度下降问题提供解决思路。利用磁浮机构不仅可以隔离平台舱的扰动，而且可以提供高带宽主动控制力来抑制载荷舱的扰动。但在具体实施过程中还需考虑载荷舱与平台舱之间的碰撞问题。     

基于编码扩频的DS/FH混合扩频通信系统同步与数据解调技术的研究

介绍一种基于编码扩频的DS/FH(直序/跳频)混合扩频通信系统的同步及数据解调技术,它有效地解决了动态环境的下数据解调问题。提出采用导频信道传输同步伪码、用混合并行技术实现伪码的快速同步的方法。实验证明方案切实可行,达到了所要求的性能指标。     

低信噪比高动态条件下P码直接捕获技术研究

为了解决低信噪比高动态环境P码直捕问题,提出了将非相干累加与基于匹配滤波的部分相关值作FFT相结合的P码直捕系统.首先给出了捕获系统的实现方案,介绍了其工作原理,此后,以导航终端的具体应用环境为前提,推导了捕获系统检测概率与平均捕获时间的表达式,比较了应用非相干累加技术前后捕获系统的性能,研究表明此P码直捕系统能适应于低信噪比高动态环境.     

高动态环境下GPS信号跟踪环路优化算法研究

跟踪环路优化主要针对于降低GPS接收机测量中的热噪声误差和动态应力误差。调节环     

区间卡尔曼滤波算法在高动态导航的研究

针对卡尔曼滤波算法中动力学系统模型以及噪声模型不能精确已知,导致卡尔曼滤波算法在实际中不能实现最优估计。首先分析了传统卡尔曼滤波算法中各种误差源的影响,以及区间矩阵运算的影响,经分析得到,区间运算可以保证集合映射的完全性,但不能体现最优化。通过分析,本文提出了一种新型的区间卡尔曼滤波,将各种误差源归约到先验估计值区间和后验估计值区间中,然后将区间交集运算应用于卡尔曼滤波算法。这种新算法运算量与传统卡尔曼滤波算法相当。通过仿真实验证实,该算法在含时变噪声的高动态导航定位中比传统卡尔曼滤波效果提高2dB。     

高动态条件下混合扩频通信系统中载波跟踪算法的研究

应用在高动态环境下的扩频通信系统中载波跟踪是关键问题。文中提出一种改进的交叉积鉴频(CPAFC)方法,实现对载波的精确跟踪。这种方法跟踪速度快精度高,易于软件实现。     

一种用于高动态侦收的测控信号谱相关预分类方法

针对高动态侦收环境下测控信号的预分类问题,提出了一种对高动态环境不敏感的谱相关预分类方法。该方法对搜索波束输出数据进行频谱估计、谱相关检测和参数估计,可截获远距离、低信噪比的测控信号。对于近距离、高信噪比的测控信号,直接进行频域恒虚警检测、信号参数估计和谱相关比较处理。同时根据设定的过滤准则,剔除干扰信号,保留感兴趣的测控信号,并对其进行实时跟踪。仿真表明该方法在高动态条件下能够高概率地对测控信号进行预分类。     

高动态卫星信号模拟器四阶相位合成器设计

为实现北斗二号导航系统卫星信号模拟器产生的信号对高动态条件下载体特征的准确表示,设计了一种四阶相位合成器。理论分析了由量化误差引起合成器各阶次状态间的误差传递效应,提出了非对称结构的优化设计,以平衡各阶次状态误差对最终相位状态的贡献权值;对非对称合成器进行合理的线性化近似,构建状态偏差平方和的目标函数,并给出了使其最小条件下求解各阶控制量最优值的方法。最后对高动态仿真信号进行捕获跟踪分析,结果表明该合成器合成信号的等效伪距和速度精度可分别达到10 -3 m和10 -4 m/s,优于低阶相位合成器的精度;并通过对比实验,验证了合成器量化位数对合成精度的影响。     

一种高动态GPS软件接收机方案研究

为了提高GPS接收机的捕获速度和跟踪精度,改善其动态适应性能,提出了一种GPS软件接收机方案.首先采用延迟、累积捕获结构搜索C/A码起始点,引入延迟累加器辅助频谱分析实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,提高了捕获速度;然后采用多重辅助结构的跟踪环路,提高载波、伪码频率和相位的跟踪精度.通过对GPS实测数据和高动态模拟数据进行仿真实验,验证了该软件接收机方案的有效性.     

扭簧应力松弛及冲击特性试验研究

扭簧具有受外力约束变形后储能并在去除约束后反弹的特性，使其在航天任务中多作为无源动力元件加以使用，由于航天器的特殊应用背景，应力松弛和冲击破坏是航天用扭簧的主要失效形式。通过自行研制的扭簧应力松弛特性和冲击特性测试的试验装置，针对若干结构尺寸的扭簧，进行了不同怠位扭转角条件下的应力松弛特性试验和不同冲击行程及冲击负载条件下的冲击特性试验，并采用最小二乘法对试验结果进行了拟合。通过以上工作获得了扭簧应力松弛的一般规律、怠位扭转角对扭簧应力松弛特性的影响规律、冲击行程和冲击负载对扭簧冲击特性的影响规律及扭簧扭转刚度对扭簧应力松弛和冲击特性的影响规律，为扭簧可靠性分析和工程设计提供了直接的试验数据。