基于软件无线电技术的GPS软件接收机的研究与实现

深入研究了GPS软件接收机的相关算法,阐述了GPS软件接收机设计过程中信号搜索、跟踪以及伪距定位等关键技术。针对搜索过程中利用信号相关法求解精频速度慢的缺点,提出了相位关系解算法;进一步分析二阶跟踪环路工作原理,对其带宽进行优化设计,使接收机具备较高的动态性能和较低噪声影响。基于Matlab环境,通过优化算法结构,设计并实现了GPS软件接收机算法应用程序。最后通过实际测试数据对算法进行了验证,该接收机可以处理12通道卫星信号,并且各项指标分析结果均达到单点伪距定位要求。     

非线性调频信号参数估计算法

分析了非线性调频（NLFM）信号参数估计问题，提出了利用二次相位差分使相位降阶，使NLFM信号的参数估计转化为成熟的正弦波频率估计，而NLFM信号参数估计算法从三维搜索简化为三次一维搜索，既减少了计算复杂度，又有利于工程实现；另外从正弦波频率估计问题出发推导出对信号参数α3估计的最佳相关延迟量为2T/7,向时还考虑了延迟相关对信号信噪比的影响，发现一次延迟相关信号信噪比至少下降3dB，两次延迟相关至少下降7dB，而且信噪比越小，下降越多，因此该算法适用于高信噪比条件，仿真结果表明，该算法在较高的信噪比条件（RSN＞2dB)下具有较好的性能。     

基于带限随机信号相位谱的分数延时估计方法

传统延时估计方法的精度受采样间隔的限制。为提高精度,提出一种新的适用于宽带信号的分数延时估计方法。该方法将周期图法与抛物线插值应用于带限随机信号的互相关谱,可以获得连续的延时估计。文中通过一系列仿真实验对该方法与其他分数延时估计方法的性能进行比较。结果表明,该方法的性能优于其他估计方法,在信噪比较高的情况下,可以接近克拉美罗下界。由于发射信号具有宽带和随机的特点,该方法适用于低截获概率雷达。     

基于分形理论的混沌信号与噪声分离方法

提出一种分维数和子波重构相结合的混沌信号与噪声分离方法，与以往出现的子波滤波方法和经典滤波方法相比较，该方法有如下特点；利用子波变换计算带观测噪声混沌信号的真实分数维，进而根据观测序列维数与真实维数的差值控制子波重构的参数，构造出混沌与噪声分离的自适应滤波器结构。仿真实验说明了该算法的有效性。     

飞机舱音记录器非话语信号盲分离性能

飞机驾驶舱话音记录器(Cockpit voice recorder,CVR)记录的舱音信号,通常是语音声、警告声、开关按钮声和背景噪声等混合而成的.目前国内对该类信号的分析和辨别主要是计算机译码后进行人耳辨听,存在不易准确分辨出各种独立的声音信号的缺点.本文提出采用基于高效快速的独立分量分析(Efficient variant of fastI-CA,EFICA)算法和可调整权值的二阶盲分离(Weight-adjusted variant second-order blind identification,WA-SOBI)的混合算法对舱音信号进行分离实验.采用不同算法的仿真结果比较表明,混合盲处理算法具有更为优越的分离性能.     

磁共振图像的一种多尺度边缘检测算法

医学图像的病灶呈弱边缘特性，用传统的边缘检测方法效果不理想。本文提出了一种改进的多尺度边缘检测算法：在传统的Mallat小波模极大值边缘检测方法的基础上，应用模糊算法构造相应的隶属函数，提取弱边缘信息，最后应用多尺度边缘融合算法将不同尺度下的边缘图像合成。实验结果表明，该方法对噪声有一定的抑制作用，可有效检测出弱边缘信息，定位准确，且检测效果明显。本算法可以兼顾良好的边界定位、噪声抑制和弱边界检测等性能指标，可以有效解决传统边缘检测方法中存在的高定位精度及强去噪能力之间的矛盾。     

惯性速度辅助下GPS／捷联惯导组合系统性能研究

ＧＰＳ／惯性导航组合系统目前正得到越来越广泛的应用，但ＧＰＳ接收机载波环失锁时，码环的速率辅助信息来自惯导系统，由于惯性速度的不精确性及伪距测量误差和它之间的相关性，将可能导致组合系统工作的不稳定，本文根据码环的工作特性，在组合卡尔曼滤波器中考虑了码环的跟踪误差，利用ＧＰＳ／捷联惯导组合系统的导航性能，结果表明，ＧＰＳ／捷联惯导组合系统中，若消除了伪距测量误差与惯性速度误差之间的相关性，将可较显著     

开环光纤陀螺信号测试与小波去噪

建立了开环光纤陀螺测试系统,分析了干涉型开环光纤陀螺信号中主要噪声的产生机理和特点,利用小波分析的方法进行了去噪.与常用的滤波方法如平滑滤波、低通滤波等进行了对比,结果表明,小波分析较好地满足了在噪声干扰下对光纤陀螺微弱输出信号的检测要求,在有效滤除了噪声的同时保留了信号的细节信息.文中分析了去噪阈值的选取,比较了不同小波基情况下去噪效果的差异,通过实验证明了多尺度小波分析对光纤陀螺信号去噪的有效性.     

余度MEMS-IMU/GPS组合导航系统

对采用余度配置的MEMS-IMU/GPS组合导航系统进行了研究。分析了微小型组合导航系统的特点和误差模型,针对惯性/GPS伪距组合导航模式下,卡尔曼滤波器需要对量测方程线性化的缺点,提出了基于改进平淡粒子滤波的滤波算法。该算法采用权值控制参数决定粒子是否进入平淡卡尔曼滤波器,有效降低了滤波计算量,并和UPF算法精度相当。研究表明,改进平淡粒子滤波算法对系统性能有明显提高,在GPS信号受到遮挡、暂时不可用的情况下,具有较好的抑制误差作用,适合余度微惯性/GPS组合导航系统的应用。     

一维与二维信号的快速内插算法

一维信号的快速内插在语音处理、数字波束形成、雷达实时仿真等方面有重要应用。图象处理中则常需对二维信号进行内插。文中首先提出了一种利用ＦＦＴ的一维信号内插的子序列算法。去除了Ａｄａｍｓ算法的额外补偿项ｅｒ（ｍ）与其他冗余运算，所需实乘数只有Ａｄａｍｓ算法的２０％左右，实加数约为Ａｄａｍｓ算法的３０％。然后本文又提出了一种基于子序列ＦＦＴ的二维信号快速内插算法。该算法不仅解决了Ｓａｔｈｙａｎａｒａｙａ     

BeiDou B1I/B3I Signals Joint Tracking Algorithm Based on Kalman Filter

Dual-frequency satellite positioning receivers are widely used because they can eliminate ionospheric delay and solve the full-circumference ambiguity quickly. However,in traditional dual-frequency receivers,the relevance of dual-frequency signals are not considered,and,with no improvement imposed to the tracking loop,two independent tracking loops are used to achieve the tracking of dual-frequency signals. In this paper,the Bei Dou dual-frequency signals joint tracking algorithm based on Kalman filter is proposed for the tracking of Bei Dou B1I and B3I dual-frequency signals. Taking the relevance of B1I and B3I signals into consideration,the algorithm adds a Kalman filter between the phase detector and carrier loop filter of the traditional dual-frequency independent tracking loop. The output results of the phase detectors of the B1I and B3I branches are then combined and filtered by the Kalman filter,and the results are input to the carrier loop filters of the corresponding branches. Proved by experiments,the algorithm not only enables the loop to enter a stable tracking state quickly,but also reduces the noise bandwidth of the two loop filters by about 10 Hz with the same tracking performance obtained.     

基于粒子滤波和似然比的接收机自主完好性监测算法

由于粒子滤波算法在处理非线性系统非高斯噪声问题具有较大的优势,提出将粒子滤波算法与对数似然比方法有机结合应用于接收机自主完好性监测(Receiver autonomous integrity monitoring,RAIM)中。通过粒子滤波算法对状态进行精确估计,利用对数似然比建立一致性检验统计量进行故障检测。在建立全量累加对数似然比和部分累加对数似然比检验统计值的基础上,通过比较系统各状态累加对数似然比和检测阈值之间的关系,进而对卫星故障进行检测。对算法进行了数学建模,描述了RAIM算法流程。通过实测数据对提出的RAIM算法进行验证,结果表明:粒子滤波在非高斯测量噪声情况下可以对GPS接收机状态进行精确的估计,利用对数似然比建立的一致性检验统计量能有效地检测并隔离故障卫星,验证了该算法应用于接收机自主完好性监测的可行性和有效性。     

基于形态学的SAR图像相干斑抑制算法的改进

在抑制相干斑噪声的同时应尽量保持图像的边缘和纹理特征。基于数学形态学方法的几何滤波算法在有效去除相干斑的同时，能较好地保留图像的边缘特征，但是运算量较大，处理速度较慢，将不利于数据的实时处理。为了克服此缺点，本文应用形态学中平滑方法对该算法作了改进。并对真实SAR图像进行处理并与几何滤波算法及Lee滤波算法处理结果作比较。结果验证了改进算法与几何滤波算法相比在达到同样的处理效果的情况下．减少了一半以上的运算量，大大地缩短了处理时间。     

分组差错控制在系统删除信道上的性能与优化

软判决译码是提高差错控制系统性能的一种有效方法,但软判决译码器比二元译码器需要更复杂的硬件和更多的时间。当解调器的输出量化为三个电平时,可以使用同时纠正错误和删除的译码器,该译码器和二元译码器的复杂性差不多。本文采用二元PSK调制和相干解调,用限距离的分组译码器进行前向错误纠正。假设信道是加性高斯白噪声信道,具有功率谱密度No,本文导出了系统误字率的计算公式。借助于最优化算法,详细地研究了系统的最佳设计问题。以Golay码和BCH码为例,对系统的性能进行了大量的计算,并给出了系统的最佳设计曲线。     

A Generic Plug-and-Play Navigation Fusion Strategy for Land Vehicles in GNSS-Denied Environment

Achieving accurate navigation information by integrating multiple sensors is key to the safe operation of land vehicles in global navigation satellite system(GNSS)-denied environment. However,current multi-sensor fusion methods are based on stovepipe architecture,which is optimized with custom fusion strategy for specific sensors. Seeking to develop adaptable navigation that allows rapid integration of any combination of sensors to obtain robust and high-precision navigation solutions in GNSS-denied environment,we propose a generic plug-and-play fusion strategy to estimate land vehicle states. The proposed strategy can handle different sensors in a plug-and-play manner as sensors are abstracted and represented by generic models,which allows rapid reconfiguration whenever a sensor signal is additional or lost during operation. Relative estimations are fused with absolute sensors based on improved factor graph,which includes sensors' error parameters in the non-linear optimization process to conduct sensor online calibration. We evaluate the performance of our approach using a land vehicle equipped with a global positioning system(GPS) receiver as well as inertial measurement unit(IMU),camera,wireless sensor and odometer. GPS is not integrated into the system but treated as ground truth. Results are compared with the most common filtering-based fusion algorithm. It shows that our strategy can process low-quality input sources in a plug-and-play and robust manner and its performance outperforms filtering-based method in GNSS-denied environment.     

无人机简化配置控制技术研究

提出了一种仅采用垂直陀螺和GPS的简化配置控制方案，形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰／滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于GPS信号更新率(1Hz)较低，利用无人机运动学之间的内在关系,给出了高度、航向、位置反馈信号的融合算法。这些反馈回路的控制增益均采用改进的输出反馈LQR设计技术,该技术简化了权矩阵的选择。对比研究表明，对于自身稳定性较好的无人机，该简化配置方案能够实现姿态控制、高度控制和航迹控制。     

简化的混合估计算法及其在GPS／SINS深组合中的应用

为解决GPS/SINS深组合导航系统滤波的非线性和噪声的不确定性的问题,针对深组合模型特点,设计了一种简化的基于U滤波的多模型混合估计滤波器。根据系统模型中状态方程是线性方程、观测方程是非线性方程的特点,提出了一种简化的U滤波算法(Ultra tight coupling unscented Kalman filter,UTCUKF),然后针对噪声变化建立了非线性模型,多模型混合估计滤波器的输出为各滤波器的概率加权融合,因此模型概率是根据噪声变化而调整的,从而也使系统输出对噪声变化具有一定自适应能力。最后进行了仿真,并与基于普通U滤波的多模型混合估计算法进行了比较。结果表明,本文算法的解算时间短,模型切换速度更快,而估计的精确度与同条件下的基于普通U滤波的多模型混合估计算法相当,更符合深组合系统高动态的要求。     

空间相关性约束联合子空间追踪的高光谱图像稀疏解混

通过深入分析高光谱图像空间相邻数据之间的空间相关性,提出一种利用空间相关性进行约束的联合子空间追踪解混(Spatial correlation constrained simultaneous subspace pursuit,SCCSSP)方法。该方法首先基于分块思想将高光谱图像进行分块处理,然后在图像块的端元提取步骤中,结合空间相关性特征对端元的提取进行约束,从而确保当前端元支撑集相对于高光谱图像残差是最优的。在丰度估计中将图像块的端元集合合并作为整幅图像的端元支撑集,通过求解非负性约束的最小二乘法获得丰度重建图像。模拟图像数据实验结果表明,本文方法在同等条件下能够获得更高的信号重构误差,且解混运算时间低于凸优化算法。在实际图像数据实验中,本文方法丰度图像稀疏度最低,取得了仅次于SUnSAL-TV算法的图像重建误差,其所得到的丰度重建图像也取得了更好的视觉效果。实验结果验证了本文方法具有更高的解混精度。     

SAR原始数据压缩技术研究

研究两种合成孔径雷达(SAR)原始数据压缩算法，它们是块自适应树型矢量量化算法和块自适应预测编码算法。前者是在使用穷尽型搜索技术的块自适应矢量量化算法的基础上，通过使用树型搜索算法来提高算法的运行效率；后者是通过预测编码来消除SAR原始数据之间的相关性从而提高压缩性能。结合机载SAR实测原始数据，对讨论的各种算法分别进行压缩和解压缩，并进行SAR成像处理。通过比较和分析各种算法的性能及图像域参数，表明块自适应树型矢量量化算法和块自适应预测编码算法能提高SAR原始数据的压缩性能，比较适合实际工程应用。