脉冲超宽带信号测量性能分析

超宽带技术是一项新兴的无线通信技术,具有极其广阔的发展前景,但目前仅用于室内短距离通信,少见用于航天测控系统。为了将超宽带技术应用于测控系统中,以模糊函数为工具,对脉冲超宽带信号的测量性能进行分析。首先推导矩形脉冲串信号和载波调制矩形脉冲串信号的模糊函数,并对其模糊特性进行仿真分析。在此基础上,主要针对用于测控系统的伪码调制脉冲超宽带信号,利用其模糊函数分析其测距测速性能。结果表明:该超宽带信号具有良好的测距测速性能,其最大无模糊距离为1个伪码周期,最大无模糊多普勒频率为脉冲重复频率的倒数;单脉冲宽度越窄,其测距性能越好而测速性能越差。     

基于UWB的多目标测控通信技术

针对较高码率的多目标测控通信需求,提出了一种基于超宽带和扩频技术的解决方案,给出了其多用户的调制解调方法,分析了其在多用户情况下的误码率性能。针对超宽带阵列信号的特点,给出了基于时延-相位-幅度修正的信号处理方法。该解决方案可以利用超宽带纳秒级的窄脉冲,实现1m以内的测距定位精度,其研究在航天测控领域有较大的现实意义。     

超宽带脉冲无线电在近距编队中的应用研究

编队飞行航天器间可靠的实时通信和精确的定位是需要解决的关键技术之一。超宽带脉冲无线电技术具有抗多径干扰、传输速率高、结构简单且可进行通信和导航一体化设计等鲜明特点。本文首先介绍超宽带脉冲无线电的基本原理,分析其主要特点,在跟踪编队飞行无线链路现有技术的基础上,研究了超宽带技术在近距编队中的潜在应用,最后分析了超宽带技术在航天器近距编队应用中需要注意的问题。     

密林环境空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术

针对密林中卫星信号遮挡难以实现快速高精度定位的问题,提出了一种密林环境空地协同全球卫星导航系统/超宽带(GNSS/UWB)高精度定位方法。该方法综合考虑无人机平台在空旷环境快速运动与超宽带的强穿透性测量等特征,通过无人机携带GNSS/UWB集成化载荷,以移动单基站模拟多基站,配合密林中UWB标签组网测距,完成密林中UWB标签定位。对基站布设方案展开研究,为密林环境下空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术应用提供基站布设指导和依据,并且利用密林环境下实测测距实验+仿真定位实验对提出的方法进行验证。结果表明,所述方法可有效实现密林环境下的快速高精度定位,精度达到分米级,并且通过优选基站布设网型、范围及高度可有效提高定位精度,为密林环境下快速高精度定位方法提供了理论支撑。     

俄制相控阵雷达天线单元检测设备的设计与实现

为了解决某型俄制相控阵雷达天线单元检测效率低、检测结果的准确性难以保证的问题,结合对现今微波测试技术及方法的研究,采用超宽带时域测量方法,运用超宽带信号产生技术和超宽带信号采样接收技术,设计实现了相控阵雷达天线单元测试系统。该测试系统能对天线单元进行移相控制和故障检测,可提高相位测量范围和测量精度,满足装备的修理和检测要求。     

超宽带通信系统多址设计

提出了超宽带(UWB)通信系统中跳时码的问题,首先回顾了超宽带技术的发展和基本的技术;提出了三种跳时码的结构及其在UWB系统中的应用;从相关性方面给出了性能分析,并从多址的角度分析了不同码字之间的优缺点.     

地球静止卫星精密测定轨技术的现状及发展

介绍并分析了针对地球静止卫星的各种高精度测定轨跟踪技术.指出测距系统的校正误差是常规测距跟踪网定轨在沿迹方向和法向的主要误差源,为保证一致的卫星三维位置解算精度,应利用高分辨率的角度观测约束信息来有效地降低测距偏差对轨道确定的影响,或者利用天地基联合定轨的低轨卫星运动几何在轨道改进的同时精化测距偏差.     

基于最优基站选择的超宽带和惯导融合定位方法

为提高基于超宽带的室内定位精度,设计了一种超宽带和惯性导航组融合定位方法.首先,采用基于改进马氏距离的异常值检测方法对超宽带测距过程中的异常值进行了剔除;然后,采用紧耦合滤波以超宽带测距值作为扩展Kalman滤波观测量,以惯性导航的位姿信息作为扩展Kalman滤波预测量,通过超宽带测距来不断校正惯性导航解算的数据融合定位方法.针对定位环境基站多功率消耗大且远距离基站观测数据非视距问题影响定位精度,提出了一种基于协方差矩阵迹作为度量信息的最优基站选择算法.采用传统轮询方法和最优基站选择方法对小车进行了矩形运动实验,实验结果表明:相比传统的轮询算法,采用最优基站选择方法的定位精度提高了15.3％,验证了本文方法的有效性.     

一种脉冲激光测距机回波放大电路的设计

针对脉冲激光测距机宽范围测距设计了一种具有时控增益的激光回波放大电路.该电路采用时控增益技术,解决了近距离测距虚警问题,兼顾了近距离测距和远距离测距,从而扩大了测距机测距范围和性能.     

非视距误差神经网络改正的超宽带定位模型研究

非视距环境是造成超宽带定位系统精度下降的主要原因。由于非视距环境的测距精度下降难以通过常规计算方法建立改正模型,提出了一种基于反向传播算法的神经网络改正的超宽带稳健定位模型。该方法通过反向传播神经网络的自适应学习方法建立了一种超宽带非视距误差改正的稳健定位模型,实现了在非视距环境下超宽带定位精度的提升。首先采集非视距环境下超宽带测距值,提取超宽带在非视距环境下的坐标序列,计算得到误差序列,然后通过反向传播神经网络建立误差改正模型预测得到标签的误差改正值,最后使用超宽带Kalman滤波定位模型进行超宽带定位,从而消除非视距环境对定位精度的影响。通过对比实验分析,本模型较多项式拟合模型超宽带测距精度提高46.8%,定位精度提高43.4%;较多面函数拟合模型超宽带测距精度提高28.2%,定位精度提高26.2%。实验结果表明,反向传播算法的神经网络对超宽带非视距定位模型的误差改正有很好的效果,对超宽带定位精度的改正效果显著。     

航空电子MB-OFDM-UWB无线互连信道分析与仿真

多频带正交频分复用超宽带（MB-OFDM-UWB）是航空电子内部无线互连（WAIC）的候选通信体制之一，不同于普通的室内无线信道，超宽带信号在金属和复合材料的机舱内部存在复杂的反射和多径干扰。给出一种适用于WAIC应用的MB-OFDM-UWB无线通信系统物理层方案，并参照IEEE802.15.4a标准提出一种适应航空电子机舱内部特征的多簇多径UWB信道模型；通过基于接收球的反射角误差法仿真得到无线信道的冲激响应，确定了机舱环境下信道模型的簇到达率、径到达率和混合因子；进而采用Simulink进行MB-OFDM-UWB信号系统仿真，表明在110 Mb/s码速率条件下，当误码率低于国际电信联盟（ITU）标准规定的10^-6，机舱环境下的信噪比应比普通室内环境高1 dB。另外，在研究过程中，为了确认电磁仿真中接收球半径的有效性，针对基准环境将仿真结果与文献报道的实测结果进行了对比。     

基于超宽带和航位推算的室内机器人UKF定位算法

超宽带是一种传输速率快、功耗低的新型无线通信技术,可提供亚米级定位精度,近年来超宽带定位在机器人领域的应用日益广泛。在超宽带信号有效区域边缘或信号受到遮挡时,超宽带定位精度急剧下降。为此提出了一种基于超宽带定位和航位推算的UKF组合定位方法,可有效克服上述问题,从而为室内机器人定位提供一种稳定可靠的解决方案。     

超宽带电磁脉冲天线阵互耦效应研究

将超宽带电磁脉冲天线组阵后可提高主射方向的峰值功率及增益。但由于非线性阵元因素,必须考虑阵元间互耦效应。以恒阻抗TEM喇叭天线为阵元,通过仿真和实验研究了超宽带天线阵的互耦效应,研究表明,耦合强弱与阵元间距及频段有关,互耦增强了超宽带天线阵的低频辐射能力,使远场主射方向脉冲峰峰值有所增加。上述结论对于超宽带电磁脉冲天线阵的应用具有参考价值。     

基于北斗空时信息的安全通信方法

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法,该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术,通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息,基于短报文业务实现信息共享,在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法（MD5-Logistic）,使加密过程随位置变化而动态更新。仿真结果表明,该算法生成的密钥具有较高随机性,且有效降低了生成密文与明文间的相关性。在此基础上,为提升对定位误差的容忍能力,引入容忍距离概念,将解密范围从一点扩大为一个区域,使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测得到通信成功率与容忍距离间的关系,并给出合适的容忍距离。     

基于北斗空时信息的安全通信方法

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法,该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术,通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息,基于短报文业务实现信息共享,在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法(MD5-Logistic),使加密过程随位置变化而动态更新。仿真结果表明,该算法生成的密钥具有较高随机性,且有效降低了生成密文与明文间的相关性。在此基础上,为提升对定位误差的容忍能力,引入容忍距离概念,将解密范围从一点扩大为一个区域,使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测得到通信成功率与容忍距离间的关系,并给出合适的容忍距离。     

NETEX UWB test results

The goal of the Defense Advanced Research Projects Agency's (DARPA) Networking in Extreme Environments (NETEX) program is to create a wireless networking technology for the military user that enables robust connectivity in harsh environments and support its integration into new and emerging sensor and communication systems. Phase 1, resulted in a thorough understanding of the effects of ultra wide band (UWB) system operation on existing military spectrum users based on modeling, simulation, and measurements. In order to accomplish this task, the DARPA Advanced Technology Office (ATO) procured a set of UWB emitters and broadband antennas to use as interference sources and contracted with the Naval Air Warfare Center Aircraft Division (NAWC AD) Electromagnetic Environmental Effects (E/sup 3/) Division to provide candidate victim systems from the existing (legacy) US naval aircraft and shipboard inventory for testing. Testing was conducted on seventeen legacy systems during October 2002 through March 2003. The purpose of this paper is to provide a brief overview of the results of these tests. This paper will provide a brief discussion of the UWB emissions as described by the US Federal Communications Commission (FCC) and describe the generic UWB emitter used for these tests. It will then provide a discussion of the results as they apply to the purpose of the NETEX program.     

基于MEMS/UWB组合的室内定位方法

在深入研究超宽带（UWB）与车载低成本MEMS的定位原理和算法的基础上,提出了采用UWB辅助MEMS定位的算法,以抑制MEMS的发散并提高定位精度。设计了两者的融合定位算法,完成了基于MEMS/UWB的室内定位技术研究。最终试验运动253.4m,MEMS定位误差小于0.61m,MEMS/UWB融合定位误差小于0.07m。试验结果表明,MEMS/UWB算法与单独的MEMS定位算法相比,有效地提高了定位精度与定位稳定性。     

Ultra-wideband impulse radar-an overview of the principles

Over the past decade, extensive research work has been carried out to develop the ultra-wideband (UWB) technology for radar applications, and to resolve the practical challenges in implementing an efficient UWB radar system. In this paper, we present an overview of the basic principles of UWB impulse radar. The focus is on the principles of UWB signal generation, impulse radiation, waveform design, pulse compression, range-velocity resolution (ambiguity function), array beamforming, and radar-target signature