一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法

自适应波束形成抗干扰性能受先验信息、通道幅相误差等因素影响较大,在工程应用中实现复杂,鲁棒性较差。针对这一问题,提出了一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法,该方法将信号空间分为多个子空间,通过最优分配策略选取多个子空间分别实现固定波束指向,并相应地在每个波束后配置独立的卫星捕获跟踪通道组,然后依据最高信噪比准则在所有的子空间中优选卫星进行定位解算。该方法无需先验信息辅助,在抑制干扰信号的同时对卫星信号形成接收增益,在存在工程误差的实际条件下可达到与典型自适应波束形成算法相当的抗干扰性能,且具有鲁棒性强、更易工程实现等优点。最后,通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于CRCB方法的多波束形成

针对国际上提出的相干稳健Capon波束形成(coherent robust capon beamforming．CRCB)方法，首先详细推导了其有用信号导向矢量的估计公式，并将CRCB方法应用到“多信号源多相干干扰源”情况下进行多波束形成，实验结果证明了其可行性。     

一种盲多波束形成GNSS天线阵抗干扰算法

天线阵抗干扰是现代卫星导航接收机抗干扰的重要手段。传统的天线阵波束形成类算法能够在抑制干扰的同时提升抗干扰后输出信噪比,但是在信号捕获阶段,由于缺少先验信息的支持,该类算法无法在信号方向形成增益。因此,提出了一种盲多波束形成的天线阵抗干扰算法,通过形成多个波束覆盖天线阵上半球面,可在无先验信息的条件下对卫星信号形成增益,从而提升信号捕获阶段信噪比,使得接收机在干扰环境中具备更强的信号捕获能力。仿真结果表明:与传统的天线阵抗干扰算法相比,提出的算法能够在有效抑制干扰的同时显著提升接收机信号捕获成功率。     

传递对准的一种方位估计方法

以往的速度匹配方法通常水平失准角估计精度很高,对准时间快而方位失准角估计不理想,为了克服这个问题,本文推导了一种新的方位估计方法。首先由新的速度匹配方法估计出两个水平失准角,然后把这两个失准角信息当做已知量,计算出了方位失准角。并且根据理论推导进行了仿真,结果表明,该方法估计方位失准角精度高,有很好的实用性。     

小波域的自适应波束形成算法

在分析传统自适应波束形成的基础上,首次提出了一种小波域的自适应波束形成算法。与通常的自适应波束形成算法相比,该算法利用小波变换对小波空间进行了分解,信号经小波变换自相关性会下降,收敛速度提高,同时在此分解过程中,根据信号与白噪声在不同尺度上的小波变换模极大值表现完全不同的特性进行信号的消噪。理论分析和仿真结果表明了该算法收敛速度较快,且计算量增加较少,易于实时实现,而且具有较好性能。同时仿真实验表明该算法收敛速度与小波基和尺度的选择有关,尺度越大收敛速度越快;对于同一小波基系列,小波基的正则性越好收敛速度越快。     

一种导航卫星频率控制量精密确定方法

提出了一种通过提取导航卫星主备钟差信息进行卫星频率控制量精密确定的方法。在导航卫星的卫星钟发生器中,将主备份卫星钟之间的频率差以相位差的形式表示,作为卫星的监测信息,通过无线通道下行发射,地面接收机解调监测信息后,进行数据处理,获得卫星钟实时频率调整的变化量。与以往的方法相比,本文提出的方法简单,不需要时频测试设备,所确定的频率控制量的精度高,可以满足导航卫星工程需求。     

基于矩阵填充的二维自适应波束形成算法

针对基于矩阵填充的二维自适应波束形成问题,提出一种基于奇异值门限(SVT)的特征分解线性约束最小方差(SVT-ELCMV)算法。首先建立二维自适应波束形成矩阵填充模型,其次验证接收信号矩阵满足零空间性质(NSP),并分析最小可恢复阵元数,最后以SVT算法将稀疏阵列信号恢复为完整信号,并通过修正的特征分解线性约束最小方差(LCMV)形成有效波束。算法解决了稀疏阵列平均副瓣大幅度上升的缺陷,且在平面阵列部分阵元无法正常工作时依然有效。计算机仿真表明:SVT-ELCMV算法可使稀疏阵列具有与完整阵列相同的二维波束形成能力,并可有效抑制干扰信号,验证了算法的有效性和优越性。     

卫星导航干扰与抗干扰技术综述

剖析了卫星导航中常见的干扰类别,针对卫星导航终端提出了抗干扰技术,并简要分析了其技术机理和技术特点。对抗干扰技术的工程应用有一定价值。     

基于卫星轨道软件平台的自主导航计算方法

为了增强卫星的自主生存能力,研究了基于卫星轨道软件平台的自主导航计算方法.通过星载导航部件获取导航参数,应用数值或解析方法进行自主导航计算,以实时获得精确的轨道参数.分析表明,本方法正确可行,具有较高的工程应用价值.     

一种实现GEO卫星自主导航的方法

针对目前关于GEO卫星自主导航方法中存在的精度低、成本高、实现复杂、可行性一般的问题,提出了一种基于多天体目标信息实现GEO卫星自主导航的方法。使用星敏感器敏感恒星信息和紫外地球敏感器敏感地球信息,建立了高精度GEO轨道动力学模型,并设计了EKF算法、UKF算法以及MCMCUPF算法进行导航解算。理论分析和仿真验证表明,提出的方法精度高、实现易,是一种切实可行,有效的卫星自主导航方法。     

基于功率特征分组的空时自适应脉冲干扰抑制方法

脉冲干扰是一种常见的导航干扰类型,具有高带宽、突发性等特点,针对脉冲干扰的抑制具有较大难度。常规空时自适应处理不对接收信号类型进行区分,而是统一进行协方差矩阵估计及权值计算,存在抗脉冲干扰性能下降或失效的可能。针对以上问题,提出了一种基于功率特征分组的空时自适应处理方法。首先对接收数据进行功率检测,将信号采样数据分为有干扰数据组和无干扰数据组,然后对分组后的数据分别进行权值计算和滤波处理,最后将滤波后的数据按照采样顺序进行合并。该方法通过数据分组,提高了干噪比的统计计算准确度,增加了干扰零陷深度,实现了抗干扰能力的提升。理论分析和仿真实验均证明了该方法的有效性。     

Multipath mitigation method based on Gaussian mixture model in RF relative measurement

Radio Frequency (RF) technology represents a high-precision relative navigation solution that has significant potential for application to earth-orbiting satellites. In precision applications, multipath errors dominate the total error because observables, which are used to estimate carrier-phase integer ambiguity, are not always subject to a Gaussian distribution when dual-frequency ambiguity estimation methods are used in the presence of multipath. As it has been shown that ranging observables obey a Gaussian mixture distribution, this study proposes improvements to the accuracy of estimation based on multipath mitigation founded on the Gaussian mixture model. To this end, such a model is created for integer ambiguity resolution in the presence of multipath, using which the theoretical error in dual-frequency ambiguity estimation is derived. Expectation Maximization (EM), which aids dual-frequency ambiguity estimation, is subsequently proposed to reduce the effect of multipath errors. Finally, two experimental scenarios are implemented to test the performance of the proposed method. The results show that EM-aided dual-frequency ambiguity estimation reduces the range error to approximately 20% in comparison with simple dual-frequency ambiguity estimation. Therefore the proposed technique is effective for multipath mitigation in RF relative measurement.     

Integration of GPS and low cost INS for pedestrian navigation aided by building layout

In outdoor environments, GPS is often used for pedestrian navigation by utilizing its signals for position computation, but in indoor or semi-obstructed environments, GPS signals are often unavailable. Therefore, pedestrian navigation for these environments should be realized by the integration of GPS and inertial navigation system （INS）. However, the lowcost INS could induce errors that may result in a large position drift. The problem can be minimized by mounting the sensors on the pedestrian＇s foot, using zero velocity update （ZUPT） method with the standard navigation algorithm to restrict the error growth. However, heading drift still remains despite using ZUPT measurements since the heading error is unobservable. Also, tbot mounted INS suffers from the initialization ambiguity of position and heading from GPS. In this paper, a novel algorithm is developed to mitigate the heading drift problem when using ZUPT. The method uses building lay- out to aid the heading measurement in Kalman filter, and it could also be combined for the initial- ization. The algorithm has been investigated with real field trials using the low cost Microstrain 3DM-GX3-25 inertial sensor, a Leica GS10 GPS receiver and a uBlox EVK-6T GPS receiver. It could be concluded that the proposed method offers a significant improvement in position accuracy for the long period, allowing pedestrian navigation for nearly40 min with mean position error less than 2.8 m. This method also has a considerable effect on the accuracy of the initialization.     

亚轨道飞行器的惯性/天文/卫星多源稳健融合导航方法

为保证亚轨道飞行器导航系统在复杂环境下的精度和鲁棒性,针对卫星导航观测量异常粗差和大气密度误差引起的混合故障问题,提出了一种惯性/天文/卫星多源稳健融合导航方法。在惯性/卫星子系统利用双因子等价权调整滤波增益矩阵,能够削弱卫星导航相关观测时故障信息对状态估计的不良影响;在惯性/天文子系统利用惯性导航定位信息,设计了一种惯导辅助的星光折射故障诊断算法,可以有效检测和隔离大气密度误差引起的星光折射导航故障。对含有上述故障信息的场景进行了仿真,结果表明,该算法能够有效处理卫星导航观测异常和星光折射导航定位故障对导航结果的影响,具有较强的容错性能。在故障条件下,定位精度可控制在70 m左右,定速精度小于0.2 m/s,定姿精度在10″以内。     

GNSS实时卫星钟差估计在地震监测中的应用

为快速、有效地获取地震发生阶段震源周边地区站点的动态位移,为地震预警系统提供高可靠性的地表形变信息,利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)高频观测数据,基于非差估计法对多模GNSS卫星钟差进行实时估计及性能分析,并将其应用于精密单点定位(precise point positioning, PPP)实时计算2021年漾濞M_w6.4地震和玛多M_w 7.4地震的地面动态形变。结果表明,GNSS四系统实时估计卫星钟差的标准差(standard deviation, STD)均值为0.142 ns,其多系统组合PPP动态解的平均标准差在水平方向达到0.5 cm,高程方向达到1.0 cm,计算得到的地震动态位移波形相对GPS单系统更为稳定,而且能够获得较为准确的同震形变。     

A novel LAAS pseudo-range error over-bound method based on improved pseudo-range error distribution model

The high level of safety demand of civil aviation requests local area augmentation system (LAAS) extremely high navigation integrity performance. A new LAAS pseudo-range error overbound method is proposed in this paper to improve the integrity of LAAS. Firstly, a more practical pseudo-range error distribution model is established. Then, by calculating the relationship between the statistical uncertainty of the model parameter and the integrity risk, a new method is proposed to calculate the pseudo-range error over-bound model. This method can effectively reduce the inflation factor and the resulting conservativeness of the over-bound model. Comparative experiments show that the method proposed in this paper performs better and satisfies the requirements of real applications.     

非理想均匀圆阵的波达方向和多普勒频率联合估计

针对均匀圆阵存在一般阵列误差 (如阵元的幅相误差和安装位置误差等 )的情况 ,提出了多个信号的波达方向和多普勒频率估计方法。直接利用均匀圆阵的阵列流形 ,采用波达矩阵法估计各个信号的多普勒频率。由一般阵列误差的统计特性构造加权矩阵 ,采用加权总体最小二乘法估计各个信号的波达方向。此方法具有鲁棒性强等特点。计算机仿真证明了此方法的有效性     

晶振误差特性及其对弹载卫星导航接收机的影响分析

在卫星导航定位中,需要通过测量时间来计算伪距和伪距率,因此晶振的应用尤为重要。特别是当弹载卫星接收机工作在振动、高动态等恶劣的工作环境中时,晶振性能会明显恶化。提出了晶振长期稳定性、短期稳定性、相位噪声等误差特性的描述,以及这些误差特性对接收机捕获、跟踪、定位测速影响的仿真分析,并根据仿真结果提出了相应的晶振选型分析和应用方法,以使卫星导航接收机能够满足其工作要求。     

一种基于协方差矩阵重构的相干信源DOA估计算法

针对空间相干信源的波达方向估计问题,提出了一种基于协方差矩阵重构的TSVD-ESPRIT算法。它利用包含所有信源信息的特征向量构造Toeplitz协方差矩阵,避免了阵列有效孔径的损失,分辨率高且稳定性好;并且利用ESPRIT算法代替MUSIC算法进行DOA估计,避免了谱峰搜索,大大降低了计算量。数据仿真和分析证明了该算法的正确性和有效性。