极弱信号环境下GPS位同步和载波跟踪技术

为解决环路未锁定、无法找出正确的导航数据位跳变点时极弱全球定位系统(GPS)信号跟踪问题,通过分析信号跟踪模型和相关器1 ms采样数据特性,将最优路径动态规划算法应用于GPS位同步,并提出基于平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)和位同步结合的载波联合跟踪算法。建立了适合位同步的SRUKF载波环参数估计模型,针对位同步的实现条件和无相位频率先验信息的情况,将位同步模块提前,研究设计了环路未锁定时串行和并行两种弱信号跟踪方案。位同步跟踪完成后环路采用单独的SRUKF工作方式。实验结果证实该文提出的算法具有较高的数据位边缘检测概率(EDR)和参数估计性能,而无须关心环路是否处于锁定状态,能够对载噪比低至22 dB/Hz的弱信号实现跟踪。     

DS/FH混合扩频测速技术研究

由于DS/FH混合扩频信号带宽较宽,传输信道难以保证信号在宽带条件下线性传输,信号会发生群时延畸变,导致载波相位不再连续,影响载波的稳定跟踪,从而使测速精度降低。本文提出了基于跳频图案同步辅助的鉴频方案,可以消除相位跳变对载波跟踪的影响,实现对扩跳信号载波的稳定跟踪,从而提高DS/FH混合扩频测速的精度。     

Multi-h CPM遥测信号的定时频率联合估计技术

针对Multi-h CPM（Multi-h Continue Phase Modulation,多指数连续相位调制）遥测接收机的符号定时和载波频率同步问题,在分析MLSD（Maximum-likelihood Sequence Detection,最大似然序列检测）度量值是符号定时偏差和频率偏差的凸函数的基础上,提出一种基于迟/早门和升/降频门的符号定时和频率同步联合估计算法,通过似然值比较,对符号定时偏差和频率偏差进行迭代估计;并对该算法进行仿真,得到不同参数下的同步性能,给出同步参数选择建议.仿真结果表明：将该算法应用到Multi-h CPM遥测系统中,可实现低信噪比信号的快捕和高精度同步.     

基于同步双口SRAM的原子磁强计磁共振相位提取系统设计

针对原子磁强计磁共振激励信号相位提取过程中,数据量大、实时性强、同步要求高等特点,设计了一种基于同步双口SRAM的磁共振相位信息提取系统。首先利用FPGA控制高速同步采样AD进行数据转换;然后经同步双口SRAM实现数据的高速缓存和同步读写;最后由DSP经外部中断触发定时读取缓存的数据,并进行数字锁相处理,提取相位信息。实验结果表明:该系统对频率为35~350kHz之间的正弦信号相位提取稳定度达到0.006°,满足原子磁强计静态噪声小于20pT的应用要求。     

基于提前停止判决的编码软信息辅助载波同步

 针对目前编码辅助载波同步算法中复杂度较高、延时大的问题,提出了引入辅助停止判决机制的编码辅助载波同步算法。在现有的编码辅助载波同步结构基础上,该算法能对环路信噪比(SNR)进行实时判定,在环路SNR满足限定条件后提前停止编码辅助载波同步迭代,而不影响译码性能。采用新的相位估计方式估计含相位噪声的载波相位,提升了该条件下的环路信噪比。仿真采用码率为1/2的低密度奇偶校验(LDPC)码作为编码方式,结果表明:在误码率为10^-5时,该算法减少了约50%的编码辅助载波同步迭代次数;在含相位噪声的信号条件下,与理想解调译码相比,性能损失不超过0.15 dB。     

恒虚警下复合载波导航信号联合捕获方法

复合载波导航信号(NSCC)作为一种新型的导航增强信号体制,其独特的多载波结构和灵活的体制参数设计,使之具备良好的导航增强效能。同时,以上典型信号特征也使得传统的导航信号同步算法对其不再适用。针对复合载波导航信号结构特征和体制参数设计特点,提出了一种基于多载波架构的恒虚警联合捕获方法。该方法利用复合载波导航信号各子载波信号功率进行自适应检测门限设置,并利用各子载波频点间隔信息进行并行检测,然后根据联合策略做出判决,提升了捕获性能和捕获效率。理论分析及仿真实验均表明,在低信噪比(SNR)情况下,本文所提出的联合捕获方法的捕获性能明显优于单载波捕获算法,并缩短了平均捕获时长。     

矢量结构对载波相位的预测

高精度定位通常采用载波相位测距，而当全球导航卫星系统（GNSS）接收机信号受到遮挡、存在干扰等环境影响时，载波相位易出现跟踪不连续的问题，从而影响定位精度。针对这一问题提出了一种采用矢量结构对载波相位的预测方法，预测值辅助载波相位的跟踪，为了使预测值对载波相位跟踪效果更好，使用接收信号的质量确定预测值对载波相位的影响比例。最后，试验验证了通过矢量结构对载波相位进行预测，有效地改善了载波相位的跟踪能力，从而对载波相位连续跟踪，并有效地提高定位精度。     

载波相位DGPS标校系统时间同步设计与仿真

在设计和实现载波相位DGPS标校系统时,各个子系统之间及内部数据传输过程中存在的时间延迟问题是整个标校系统的关键问题之一。文章针对各子系统数据传输的时间延迟问题,详细介绍了时间同步的不同方法;提出了一种利用GPS OEM板提供外部时间基准与基于TCP网络的时间同步算法处理网络延迟相结合的分布式混合时间同步方案,并对其原理和实现过程进行了阐述;仿真实验证明了分布式混合时间同步方案的可行性和有效性。     

利用旋转双天线载波相位双差的欺骗干扰检测技术

有效的欺骗干扰检测是防止卫星导航接收机被欺骗干扰攻击的前提。提出了一种基于旋转双天线载波相位双差的卫星导航接收机欺骗干扰检测技术，在对接收机双天线匀速旋转时输出载波相位测量值进行载波相位双差处理后，利用广义似然比检验实现了对单一发射天线输出欺骗干扰信号的检测。进一步分析了旋转半径和数据长度对检测性能的影响，并与旋转单天线和天线阵载波相位双差欺骗干扰检测方法的性能进行了对比。最后，通过蒙特卡罗方法进行了仿真验证，结果表明了该检测方法和检测性能分析的正确性。     

一种基于DFT的高精度载波频偏估计算法

针对无线数字通信中的载波频率同步问题,提出一种新的载波频偏估计算法。利用离散傅里叶变换（DFT）内插技术,在较大频偏范围内估计出载波频偏,并且在估计精度上相对于DFT法有了很大的提高。这种算法不需要增加DFT数据长度,适合突发通信方式。进行了Monte Carlo仿真实验,仿真结果表明新算法不仅具有宽的估计范围,还具有高的估计精度。     

基于小波变换的GPS载波相位周跳检测与修复

载波相位周跳检测与修复是实现GPS高精度定位的难点之一。小波变换具有空间局部性好的特点,本文利用小波变换把载波相位观测量分解为高频和低频分量,提出了利用小波系数局部极值点检测相位周跳的方法。基于载波相位和多普勒频率共同约束的埃尔米特多项式,外推周跳时刻载波相位,与观测值比较确定周跳的大小,从而修复周跳。利用飞机实际观测数据和仿真的高动态数据进行了计算,给出了计算结果,表明该方法可以对高动态情况下载波相位周跳进行准确探测和修复。     

脉冲压缩在铝薄板电磁超声导波检测中的应用

针对电磁超声换能器(EMAT)换能效率低导致超声回波信噪比(SNR)差这一问题,基于相位编码脉冲压缩技术,讨论了匹配滤波器及旁瓣抑制滤波器的设计及其在电磁超声检测中的实现.选用典型二相编码信号-巴克码作为激励信号,分析了不同码长、载波周期数的巴克码信号对电磁超声导波检测脉冲压缩效果的影响,并研究了旁瓣抑制算法的效果.以...     

非正弦时域正交调制系统定时误差抑制方法

定时误差可使非正弦时域正交调制系统的解调性能显著下降。针对该问题,该文提出了基于保护间隔的定时误差抑制方法。在分析非正弦时域正交调制信号特征的基础上,公式推导了定时误差在相关接收时引起的干扰分量,理论分析了码元间插入保护间隔的定时误差抑制方法的可行性,并进行了仿真验证。结果表明,这种方法可有效的提高系统的误码率性能。该方法尤其适合于对定时误差敏感或精确同步困难的通信系统。     

基于Kalman滤波的高频CW电报信号自动识别

针对强噪声背景下高频CW电报信号检测算法性能严重下降、误码率较高的问题,文章提出一种基于卡尔曼滤波的高频CW电报信号同步检测识别算法。利用自同步法对CW电报信号实现位同步,进而利用卡尔曼滤波针对时变干扰噪声设置自适应阈值,对信号能量进行软判决,实现CW电报信号的自适应跟踪检测,提取有效信号进行识别。通过短波信道仿真软件和实际短波通信测试表明,该算法能够在强噪声背景下有效检测识别CW电报信号,且算法可由迭代实现。     

基于小波包分析的激磁信号相位漂移检测方法

提出了一种基于小波包分析的激磁信号相位漂移检测方法,能够以较高的精度检测出相位信号的瞬时漂移。仿真结果验证了方法的有效性。     

基于北斗卫星导航系统的空间站姿态测量可行性分析

为了探索北斗全球卫星导航系统应用于中国空间站姿态测量的技术可行性,调研了中国未来空间站运营时北斗全球系统导航星座情况,给出了北斗系统对空间站的服务能力;基于载波相位高精度测量原理,对载人空间站利用北斗全球系统完成姿态测量所需的技术条件进行了分析,首次提出了在空间站三舱分别配置北斗天线,使用基于北斗导航信号载波相位的高精度测量算法进行组合体姿态测量的技术思路,初步给出并分析了相应的设备配置和工作方案,并对其在轨运行时的姿态角测量精度进行了仿真分析。在配置三天线组成两条10 m量级基线条件下,仿真的姿态角测量均方根误差约为0.05°。在具备相应信息处理和通信能力的条件下,利用北斗全球系统接收机可以完成空间站姿态测量功能,具有技术可行性。     

深空测控通信载波信号二维FFT捕获技术

针对深空测控通信系统中,地面站接收信号的信噪比低、频率动态大,载波信号捕获难度较大的问题,提出一种基于频率和频率变化率进行二维FFT(快速傅里叶变换)搜索的深空载波信号捕获技术,同时结合工程应用提出一种基于时分复用结构的实现方法,并进行仿真。仿真结果表明,该捕获技术在低信噪比和高动态适应能力方面具有优异的性能,能够在载噪比为16dBHz时,完成对频率变化率为800Hz/s的信号快速捕获,其技术成果可应用于我国深空测控通信系统。     

GPS差分相对定位应用于航天器自主交会对接的研究

提出了一种适用于飞船交会对接的GPS差分相对定位导航方案。在远程导引段,采用坐标差分相对定位;在自动寻的段,采用双差载波相位平滑伪距技术;在接近和逼近段,采用双差载波相位浮点解相对定位,求得模糊度后,可采用双差载波相位整数解获得很高的定位精度。仿真试验证明,该方案切实可行。     

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.     

USB测控通信载波功率的一种分配策略

针对USB(统一S频段)通信中副载波信号的功率分配问题,提出了一种载波功率分配策略,实现了副载波功率的最优分配,达到了提高功率效率的目的。结合某卫星副载波的特点,以应答机对副载波的检测门限为依据,对测控上行各副载波功率进行分配。计算结果表明,该载波功率分配策略在残留载波和遥控指令副载波的调制损耗上要优于传统常用调制度分配方法。该功率分配策略能够为卫星通信提供更佳的功率分配,使上行各种副载波信号能够达到卫星接收解调的最佳门限。