MUSIC算法在通信卫星干扰源定位中的应用

通信卫星的安全日益受到关注,利用通信卫星多波束天线的特性获得干扰信号的波达方向已成为干扰源定位的一种重要手段。本文简要介绍了测定向的体制,重点对空间谱估计中的MUSIC算法进行了探讨,结合星载多波束天线的模型对MUSIC算法进行了仿真验证。此外,明确了MUSIC算法在实际应用中需要解决的问题和相应可采取的措施。     

BOC信号解模糊边峰消除法通用模型的构建

针对现有边峰消除方法缺乏理论分析模型的问题,提出了一种新的边峰消除法理论分析通用模型。该模型通过建立泛化的扩频符号波形,构建接收二进制偏移载波（BOC）信号与本地辅助信号的互相关函数。基于现有方法对该模型进行了数学证明。理论分析与仿真结果表明,新的边峰消除法理论分析通用模型能将现有的各种基于相关函数组合的BOC信号无模糊处理方法统一起来,使BOC信号无模糊捕获跟踪算法的设计可以在该模型所提供的框架内利用解析方法完成,为算法的设计提供了有力的数学工具。
     

空间谱估计方法在卫星干扰源定位中的应用

利用卫星天线的多波束特性来获取信号波达方向（DOA）信息，是通信卫星干扰源定位技术的一个重要方面。本文简要介绍了卫星通信系统实现干扰定位的技术发展概况，重点研究了应用空间谱估计方法实现卫星干扰源的定位。结合星载多波束天线模型的MUSIC算法的仿真结果进一步验证这一方法的可行性。     

通信卫星干扰源定位与自适应调零的一体化实现

上行干扰会造成卫星通信系统性能严重下降，本文提出了干扰源定位与自适应调零技术一体化实现的新构想。基于多波束天线的空间谱估计方法可对干扰源进行精确定位，利用获取的DOA估计信息进一步实现干扰信号的有效抑制。应用MUSIC算法的计算机仿真实验表明该方案是可行的。     

一种多星测控下行多址干扰分析方法

针对一箭多星发射过程中的多星测控问题,提出了一种适用于多星星地测控链路的下行码分多址干扰分析方法,构建了星箭联合体电磁仿真简化模型,并采用电磁仿真预测与多星干扰强度分析相结合的方法,评估受干扰信号的干信比上限,检验系统的兼容性。以构型为串联结构形式一箭双星发射的某中高度轨道双星为例,根据其主动段双星所处的构型布局和使用时机的复杂约束,分析评估单站同时接收双星下行码分多址扩频测控信号的多址干扰强度,并进行了双星主动段的在轨飞行试验。结果表明:该方法可有效分析多址干扰强度,满足工程实际应用需求。电磁仿真预测与多星干扰强度分析相结合的方法,为检验星地系统参数的兼容性,以及星箭飞行控制过程中地面站的使用策略提供了有效的支撑,可为类似的多目标工程应用提供参考。     

空间飞行器大角度机动控制律设计

研究了空间飞行器大角度机动控制问题。为避免欧拉角描述姿态运动存在奇异性的问题，由姿态四元数建立姿态运动方程。针对飞行器姿态运动模型的非线性和不确定性，利用模糊逻辑系统对不确定性函数进行逼近，将获得的模糊函数作为系统不确定性界函数。对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项，采用变结构补偿控制方法，并在线自适应调整参数。理论分析和仿真研究表明此方法具有姿态控制精度高，实时计算量小，便于工程实现等优点。     

通信卫星干扰源定位与自适应调零的一体化实现

上行干扰会造成卫星通信系统性能严重下降,本文提出了干扰源定位与自适应调零技术一体化实现的新构想。基于多波束天线的空间谱估计方法可对干扰源进行精确定位,利用获取的DOA估计信息进一步实现干扰信号的有效抑制。应用MUSIC算法的计算机仿真实验表明该方案是可行的。     

通信卫星干扰源定位与自适应调零的一体化实现

上行干扰会造成卫星通信系统性能严重下降,本文提出了干扰源定位与自适应调零技术一体化实现的新构想.基于多波束天线的空间谱估计方法可对干扰源进行精确定位,利用获取的DOA估计信息进一步实现干扰信号的有效抑制.应用MUSIC算法的计算机仿真实验表明该方案是可行的.     

基于互相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法的FPGA设计与实现

BOC信号自相关函数的多峰特性是造成捕获模糊性的直接原因,基于互相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法能够消除BOC信号的捕获模糊性,提高伪码相位的测量精度。对算法进行FPGA设计与实现,并通过Matlab、Modelsim和SignalTap-II进行验证。测试结果表明,算法能够成功捕获到BOC信号,并且SignalTap-II中采集到的多普勒频率及码相位捕获结果与Matlab中计算结果一致,在验证算法可行性的同时证明了FPGA设计的正确性。基于互相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法易于工程实现,具有较高的工程实用价值。     

利用外部辅助信息解决双星定向中的模糊度确定问题

由于我国双星系统载波相位信息少,且对地静止,难以直接利用多星系统(GPS、GLONASS等)解模糊方法进行双星定向。针对此种情况,本文提出了一种基于外部辅助信息的模糊度函数方法来确定单差模糊度参数初值,并详细分析了外部辅助信息的精度要求。进行了仿真实验,结果表明:当基线长度为2米,原始载波相位测量精度为1%周时,只需外部姿态传感器提供精度不低于1 70°的辅助方向信息,即可以约98 60%的高成功率正确确定模糊度参数。该项技术可辅助惯导系统实现快速初始对准。此外,采用多天线配置,利用INS提供概略姿态信息可实现双星实时定姿,并可进一步发展为双星/INS组合导航系统,从而极大地扩展应用领域。     

一种低轨卫星高灵敏度辅助定位服务系统

本文针对全球导航卫星系统(GNSS)接收机低信噪比环境下的快速定位需求，在充分分析扩频信号相干积分关键影响要素的基础上，设计了一种低轨卫星高灵敏度辅助定位服务系统。针对空间段信号发射机低相噪信号生成技术所需的参考源、时钟树给出了详细设计及指标分析，通过发射信号误差向量幅度EVM对比测试，所设计的发射信号(EVM)指标可控制在优于1.19%。针对系统服务能力进行了星地一体化性能测试，实验结果表明，该系统可有效实现终端在灵敏度提升12 dB前提下有效定位且辅助定位时间优于3.5分钟。     

适用于CEI的GEO卫星相时延解算方法及试验

为解决在实际航天任务中利用连线干涉测量(CEI)技术进行高精度GEO卫星定轨以及共位GEO卫星相对定位时面临的载波相位整周模糊度难题，提出了一种基于卫星下行信号的多弧段融合相位模糊度解算方法，它通过相邻多弧段载波相位值和窄带信号群时延值的融合处理可精确获得无模糊载波相时延观测量。对提出的方法进行了性能仿真和实际外场试验验证，结果表明：在20 km基线上，利用北斗GEO卫星的伪码测距信号和天链卫星的测控信号均成功实现了S频段解载波整周相位模糊，相时延测量精度优于0.1ns，对应GEO卫星定轨精度优于54 m。该方法在国内首次实现了在几十km基线量级上利用几百kHz窄带测控信号获得无模糊载波相时延，具有较好的工程应用前景。     

全球导航卫星系统互干扰评估分析及启示

介绍全球导航卫星系统(GNSS)信号互干扰问题的现状,总结卫星导航系统互干扰评估测试的两种方法,即多径误差评估方法和载噪比评估方法的基本理论和研究现状,结合卫星导航系统的发展需求,对比提出了方法之间的局限性。针对我国卫星导航系统的发展情况,提出基于频谱隔离系数的等效载噪比方法作为卫星导航系统信号互干扰评估方法,以及相关的发展建议。     

基于算力路由的空间信息网络低时延在轨协同计算策略

针对当前空间信息网络（Spatial Information Network, SIN）地面数据处理模式中存在的高传输时延问题,提出了基于算力路由的低时延在轨协同计算策略。考虑到卫星网络的动态变化及卫星计算资源的异构性,提出了要素时空扩展图模型,以实现在屏蔽SIN动态性的同时对星上资源进行精确表征。在此基础上,构建基于算力路由的多星在轨协同计算数学模型,提出时延优化问题,并利用改进的异构最早完成时间（Heterogeneous Earliest Finish Time, HEFT）算法进行求解。仿真结果表明：卫星在轨协同计算可有效降低卫星数据的任务处理时延;同时,本文所提的改进HEFT算法以较小且可接受的收敛性能为代价,换取了业务处理时延的大幅度降低。     

基于高轨导航接收机的自动化地面测试系统

高轨卫星导航接收机是实现高轨航天器自主定轨的核心设备。为在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分高效的验证，亟需设计基于高轨卫星导航接收机的地面测试系统。设计了一种基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统，主要创新点如下：第一，本系统可对高轨卫星导航接收机实际在轨状态下接收到的导航星座信号进行仿真；第二，具有模拟包含北斗三号等多导航卫星星座信号的功能；第三，本系统充分考虑自动化、通用化与一体化设计。提出的基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统能够在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分验证，并充分考虑测试实施，从自动化、通用化、一体化方面提升测试效率，减少人为操作失误导致的质量问题，解决人工判读带来的误判漏判问题。     

BDS分集接收机高精度定位技术研究

传统BDS（BeiDou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统）分集接收机在定位时,直接使用每个天线的卫星信号,导致定位位置点不明确,定位精度较低。针对该问题,提出了一种高精度的分集定位技术。首先,给出了一种基于通道码相位的天线时延标定算法,以消除不同天线的硬件时延差异;然后,介绍了一种不依赖于外部姿态信息计算北斗坐标系下天线基线向量的方法,并对计算精度进行了理论分析;最后,介绍了一种考虑天线时延和基线向量的分集定位解算算法,通过将定位结果归算至基准天线,明确了定位位置点,从而提高了定位精度。在室外静态环境条件下进行了对比测试验证,结果表明：该定位技术使BDS分集接收机的定位精度得到了明显提高,达到了单天线的定位精度。     

一种非对称PCMA信号盲分离算法

针对卫星通信中非对称成对载波多址(PCMA)信号的盲分离问题，提出一种基于同步挤压小波变换(SWT)的盲分离算法。该算法在混合多个信号前提下，首先按强信号进行同步，接着采用同步挤压小波变换提取时频曲线，最后去除混合信号中的噪声与强信号主频外的弱信号干扰，降低了强信号解调误码率。该算法具有在不具备协作通信方发送的信息序列的先验条件下，实现了非对称PCMA信号盲分离的特点。仿真结果表明，经本文算法处理后强信号解调误码性能比对混合信号直接硬判决时有较大提升。     

一种中高速突发QPSK数字解调系统捕获与载波同步算法的研究

文章介绍了一种中高速突发解调处理系统突发捕获与载波同步算法实现,采用相位域突发捕获与同步算法,解决了卫星上行信号幅度变化对突发捕获解调性能的影响,具有突发捕获概率高、载波同步快和解调动态范围大等优点,并且该算法FPGA逻辑资源占用及运行速度在软硬件实现上具有很大优势。     

神经网络修正的速度约束辅助车载SINS定位算法

对于车载全球导航卫星系统(GNSS)/捷联惯性导航系统(SINS)组合导航系统，针对GNSS失效而SINS单独工作时仅使用速度约束辅助SINS其纵向位置误差逐渐发散的问题，提出一种神经网络修正的速度约束辅助车载SINS定位算法。通过径向基函数(RBF)神经网络预测SINS纵向位置误差修正系数，以提高SINS单独工作时的定位精度；此外，提出一种限定记忆指数加权实时估计量测噪声的自适应滤波算法。在人为设置GNSS失效以及真实隧道场景下进行车载试验，结果表明本文算法能够在不停车情况下在线修正SINS纵向位置误差，相比于速度约束与卡尔曼滤波相结合的常规算法，有效地提高了GNSS失效时的车载SINS定位精度。