一种提高BOC信号伪码相位测量精度的无模糊捕获算法

针对二进制偏移载波BOC调制信号捕获的模糊性问题,以及伪码相位捕获精度不足的问题,提出一种基于互相关函数重构和三次样条插值的BOC信号无模糊捕获算法。首先利用重构的互相关函数对BOC调制信号进行粗捕获,再通过三次样条插值法提高伪码相位的捕获精度。理论分析和实验验证表明,算法能够消除BOC调制信号的捕获模糊性,并将伪码相位测量精度提高72%。     

一种BOC调制信号的同步主峰检测新算法

BOC(Binary Offset Carrier)调制信号具有相关函数多值性,这就导致接收机同步阶段容易错锁在虚假相关主峰上。本文提出了一种新的主峰检测算法,很好地解决了接收机同步中出现的此类错锁问题。新算法通过本地增设一条QBOC支路,与BOC支路结果经补零、移位、相加计算而实现,称此算法为OQCC(Offset Quadratic Cross-Correlation)算法。理论与仿真分析结果表明,OQCC算法同时适用于奇数阶和偶数阶BOC调制信号;能够在不改变BOC信号主峰宽度的情况下,通过降低副峰,有效提高主副峰分离度;在同等条件下,可有效提高BOC信号主峰检测概率,降低BOC信号副峰检测概率。     

基于TDDM的BOC调制信号伪码同步算法的研究

BOC调制技术以其独有的裂谱特性在实现信号频段共用的基础上,不断推动着卫星导航技术的发展。然而,新的TDDM机理的应用对实现BOC调制信号伪码高效同步提出了挑战。为此,在深入研究BOC信号同步的基础上,提出了一种新的基于成功捕获比例峰值判决门限和待调整峰比约束门限的TDDM伪码同步捕获判决方法,建立了基于TDDM的BOC调制信号捕获与跟踪的伪码同步算法。进一步,通过仿真实验,验证了新的伪码同步算法的合理和有效性。     

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。     

Galileo卫星导航系统中的BOC调制与接收技术

介绍了二进制偏移副载波(BOC)调制的原理、性能及其扩频信号相关特性。在分析E5波段Galileo导航信号的接收和捕获技术的基础上,提出了改进的数字化基带处理模型和信号捕获方法。用结构仿真对基带信号处理模型和信号捕获算法进行仿真验证。仿真系统实现了标准E5波段Galileo导航信号的发生、数字化中频接收和基带信号处理,以及信号捕获。结果表明该信号处理方法能消除BOC调制扩频信号自相关函数多峰特性导致的捕获性能下降,可显著提高伪码顺序搜索速度,并大幅缩减跟踪环路的硬件规模。     

基于相关重构的BOC调制信号捕获新方法

BOC调制信号具有多个相关峰值,其零点的存在会使得接收机捕获环路做出错误的判断.鉴于此.提出了一种新的捕获算法,该算法鉴于分形的思想,利用简单的折叠原理重构了BOC调制信号的相关函数,消除了其相关函数零点的影响,并通过增加主峰高度,提高了信号的检测概率.重点针对直接处理中的三路并行相关法.进行了对比分析与仿真实验.仿真结果表明,该算法可为跟踪环路提供相位信息,适用于高阶BOC调制信号的捕获,运算复杂度低,从而打破了三路并行相关法的局限性.     

QStrobe:一种高阶BOC卫星导航信号的无模糊多径抑制算法

二进制偏移子载波(BOC)技术是为解决有限导航频谱资源复用提出的调制技术,BOC信号相关峰的旁瓣导致传统超前减滞后延迟锁定环(DLL)出现跟踪模糊且不利于多径抑制。提出了一种将QBOC旁瓣消除技术与BPSK信号的Strobe抗多径技术相结合的QStrobe算法解决高子载波调制阶数的BOC信号无模糊抗多径问题。利用本地构造的QBOC信号去除相关峰旁瓣,再利用两组不同间隔超前/滞后码的线性组合构造仅有唯一稳定点,且控制延迟误差响应幅度的码跟踪鉴别曲线,实现无模糊的多径抑制。BOC(15, 2.5)与BOC(14, 2)信号的仿真试验结果表明,QStrobe算法消除了传统超前/滞后DLL的跟踪模糊,比QBOC超前/滞后DLL的6dB衰减多径误差包络面积分别改善51%和70%。     

一种基于窄相关的BOC信号的多径减弱方法

针对卫星导航接收机性能易受多径信号的影响,提出了一种基于窄相关的BOC信号的多径减弱方法。该方法通过调整本地伪码相位使码跟踪环路和载波跟踪环路工作在受多径影响小的自相关函数副峰上,有效地减小了多径信号对环路的影响,性能优于传统的窄相关技术,且几乎不增加设备的复杂度和计算量。通过对BOC(1,1)和BOC(10,5)的仿真分析表明：该方法能有效减小多径引起的误差,对延迟大于0.5个码片的多径信号能起到完全抑制的效果。最后本文还对该方法在低信噪比下的应用给出了建议。
     

一种基于BOC信号双重估计技术的抗多径方法

双重估计技术DET采用延时锁定环DLL和副载波跟踪环SLL分别对BOC信号的伪码分量和副载波分量进行跟踪,具有良好的无模糊跟踪特性。但是,多径信号可以通过SLL环路和DLL环路影响BOC信号的跟踪精度。提出一种针对BOC信号双重估计技术的抗多径方法,通过采用阶状码波形设计DET双环交互互相关函数来提升DET的多径抑制能力,并通过在DLL中采用设计灵活、抗多径性能优越的CCRW多径抑制技术来减弱多径信号对DET跟踪精度的间接影响。方法不仅可以直接减弱DLL环路中多径信号的影响,还可以通过改变本地伪码信号的构成抑制多径信号的干扰。仿真验证结果表明,方法相比常规DET能有效减小多径误差包络面积。     

电离层对BOC调制信号的影响

电离层是一种色散介质,宽带信号的不同频率分量在穿过高层大气时会引入不同的相位延迟。传统导航信号带宽较窄,因此在分析电离层的影响时通常将其视作中心频点处的单频信号。下一代导航系统广泛采用的BOC(Binary Offset Carrier)调制具有较宽的带宽和分裂的频谱,因此单频假设不再适用。通过引入BOC信号的双边带模型,分析了电离层对BOC信号的影响。结果表明电离层会在BOC调制的上下边带信号中引入不同的载波和码相位延迟。最后使用数值仿真和实测数据验证了分析的正确性。该结论对BOC信号双边带接收算法的设计具有重要的意义。     

一种基于可操纵金字塔的鲁棒图像匹配算法

图像匹配是计算机视觉和图像处理领域中一个比较活跃的研究课题。针对离散小波变换对于图像平移和旋转的敏感性，提出了一种基于可操纵金字塔的图像匹配算法。算法考虑的是图像之间存在平移和旋转变换的情况。首先，变换的近似旋转角在图像分解的最底层采用环映射算法得到，然后在图像分解的其余层提取兴趣点作为匹配特征，并使用Hausdom距离来度量参考图像和待匹配图像之间的相似性，依次得到由粗到细的匹配结果。实验表明该算法具有较高的匹配精度和较强的鲁棒性。     

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。
     

Processing the data of measurements of angular velocity and microaccelerations onboard the <Emphasis Type="Italic">Foton-12</Emphasis> satellite

The results of reconstruction of uncontrolled rotational motion of the Foton-12 satellite using the measurement data of onboard sensors are presented. This problem has already been solved successfully several years ago. The satellite motion was reconstructed using the data of measuring the Earth’s magnetic field. The data of measuring the angular velocity and microaccelerations by the QSAM system were actually not used for this purpose, since these data include a clearly seen additional component whose origin was at that time unclear. This component prevented one from using these data directly for reconstruction of the angular motion. Later it became clear that the additional component was caused by the Earth’s magnetic field. Discovery of this fact allowed us to make necessary corrections when processing the QSAM system data and to use them for reconstruction of rotational motion of Foton-12. Below, a modified method of processing the QSAM system data is described together with the results of its application. The main result is obtained by comparing the motion reconstructed from measurements of angular velocity or acceleration with that found by way of processing the measurements of the Earth’s magnetic field. Their coincidence turned out to be rather accurate.     

一种基于图像形态学的深空图像模糊复原方法

针对深空目标与空间相机相对运动造成的图像运动模糊问题,文章提出了一种基于图像形态学的运动模糊复原方法。首先运用图像形态学细化的方法消除图像中的冗余信息,快速提取图像中目标的特征;其次运用最小二乘法直线拟合方法对目标运动方向进行估计,再利用连通域划分结果对目标运动长度进行估计;最后采用约束最小二乘方滤波对退化模型进行逆推导运算来实现目标运动模糊复原。通过实验验证结果表明：文章提出的基于图像形态学的深空图像运动模糊复原方法能够正确估计运动模型参数,通用性强,易于在轨实现,可以处理目标与相机相对运动造成的运动模糊问题,在目标运动方向不一致的图像中取得了良好的复原效果。     

Operation of the Spektr-R orientation system

Errors in pointing and sustaining Spektr-R are estimated based on the data of star sensors and an angular velocity vector meter, and the calculated values are compared with the observed values. It has been indicated that the achieved pointing accuracy is significantly better than the required accuracy and is independent of the number of star sensors used for this purpose; finally, the stabilization parameters correspond to the anticipated parameters. The original method for processing adjustment observations of the space radio telescope in the 1.35-cm range used to find a systematic deviation of 2.5′ of the telescope real electric axis from the nominal angular position has been described.     

Antenna for precise orbit determination

The ESA SWARM mission will consist of three satellites that will measure the Earth magnetic field. The system calls for metre accuracy knowledge of the measurement locations. To achieve this a GPS receiver is used. At least four GPS signals are tracked to determine the code and carrier ranges, from which the position can be derived. The accuracy improves when using more GPS satellites and by averaging over many measurements. The latter is achieved in ground processing with a model-based orbit prediction, resulting in cm accuracy. The main error contributions in the processing are often measurement errors due to satellite multi-path effects. The multipath effects are characterized by measuring the antenna on a 1.5 m mock-up, representing the 9 m long satellite. In order to verify that the mock-up is representative, extensive electromagnetic simulations were made. The simulations included the antenna and the complete satellite and were then reduced to the antenna and a section of the satellite. The actual design of the antenna was performed with several levels of software. First, a fast bodies-of-revolution simulation found a geometry with the right coverage. Then, a finite element method simulation allowed us to match the antenna at two frequencies simultaneously.     

一种GNSS系统非白干扰的白化分析方法

提出了一种系统的非白干扰白化分析方法。该方法通过相应的白化系数,将非白干扰转换成等效的白噪声,从而简化了GNSS系统干扰分析过程。新方法充分考虑了相干处理和非相干处理的特点,因而比以往白化方法更适用于码跟踪环节非白干扰的分析;并通过引入新的参数,使非白干扰对码跟踪影响的分析过程得以简化。对于即时通道的干扰分析,新方法同样显示出优越性,可令非白干扰引起的后相关信噪比及载波跟踪误差的分析过程更为简单明确。仿真结果表明,新方法可获得更为精确的分析结果。相比以往的非白干扰分析方法,新方法适用范围更广泛,应用也更为简单。