一种高动态低信噪比下载波快速捕获跟踪方法

针对高动态、低信噪比的接收信号,首先对整个多普勒频率范围进行分段,并在每一段内利用本地产生的带有多普勒频率变化率的复信号来抵消接收信号中多普勒频率变化率的影响,然后在每一段内利用FFT（FastFourierTransform,快速傅里叶变换）进行载波频率并行捕获,从而同时完成载波多普勒频率及其变化率的初步估计。利用载波多普勒频率及其变化率估计信息辅助锁频环快速入锁,进而利用锁频环辅助三阶锁相环完成载波信号的锁频锁相跟踪。使用这种方法,可以快速获取信号的多普勒频率及其变化率信息,并且在极短时间内完成载波的稳定跟踪,使接收设备具备快速捕获跟踪大动态弱信号的能力。     

一种高动态低信噪比卫星导航信号捕获方法

为提升高动态低信噪比环境下卫星导航信号的捕获性能,提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FrFT)及部分匹配滤波(PMF)的捕获方法。在该方法中,接收机首先利用PMF对接收信号做分段相干积分,随后借助快速傅里叶变换(FFT)对分段积分结果做离散快速FrFT,最后通过检测FrFT输出的峰值完成信号的捕获。由于具有多普勒频率变化率的卫星导航信号在FrFT后呈现能量聚焦特性,所提方法能够显著提高信号的长时间相干积分增益。同时对所提算法的捕获概率、平均捕获时间以及算法复杂度等性能指标进行了理论分析及计算机仿真验证。仿真表明,与传统的PMF-FFT方法相比,所提方法能够通过延长相干积分时间的方式有效提升高动态低信噪比卫星导航信号的捕获概率、降低捕获时间。     

基于DSP的高动态数字解扩接收机的研究

讨论了高动态、低信噪比、长伪码序列扩频信号的伪码捕获、跟踪、载波跟踪与数据解调方法。提出了一种基于高速数字信号处理技术和现场可编程逻辑器件 ( FPGA)的全数字高动态解扩接收机方案。     

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。     

月地及月地以远测控通信与若干关键技术发展趋势

通过研究国内外主要测控通信技术现状与发展动态,梳理出了目前我国在月地及月地以远距离测控通信技术遇到的挑战:面临测量精度尚不能满足科学探测更高的要求,数据传输能力难以满足更高的数据传输速率需求,关键器件自主可控较为薄弱,激光通信高精度快速捕获手段单一,以及星载终端设计与关键技术在轨验证较少等。针对这些问题,提出了对天线组阵、激光测控通信技术、Ka波段及毫米波低温接收机、超导纳米线单光子探测器、深空光学跟瞄系统、窄线宽激光光源的产生技术、光通信调制技术和高功率低噪声放大器的迫切需求,并介绍了国外最新的用于深空测控通信的新概念与前沿技术,即一体化微波/光学混合通信系统与微波光子射频信号稳相传输技术。最后,结合我国现状,讨论了我国测控通信重点发展方向及其关键技术的建议,可供构建月地及月地以远测控通信系统参考。     

一种低信噪比大多普勒频移下的直扩信号捕获方法

提出了伪码相位一载波频率二维搜索伪码捕获结构在低信噪比大多普勒频移情况下捕获性能恶化的问题，给出了一种中频端简单数字处理算法的解决方案，并分析了该算法的性能。仿真表明，改进的伪码相位一载波频率二维搜索伪码捕获结构在低信噪比大多普勒频移情况下解决了捕获性能恶化的问题。     

基于LEO辅助的北斗B1C高灵敏快速捕获算法

随着低轨(LEO)卫星数量的不断增加,利用LEO星座辅助增强GNSS导航性能已经成为一种新的趋势.针对低信噪比环境下B1C信号难以捕获的问题,提出了一种基于LEO辅助的B1C信号高灵敏快速捕获算法.首先对提升接收机捕获灵敏度进行了分析,对比了相干积分与非相干积分对于信号处理增益的影响,得出在低轨导航增强信号的辅助下采用增加相干积分时间的捕获算法对低信噪比条件下B1C信号的捕获更有效.然后提出了一种基于LEO辅助的B1C高灵敏快速捕获算法,从理论分析和实验仿真两方面,对比验证了在LEO辅助下可以显著提高B1C信号的捕获灵敏度,缩短捕获时间,提高捕获效率.     

一种低复杂度的极低信噪比高动态信号载波粗捕获算法

 针对传统的时域匹配平均周期图算法计算复杂度高的问题,对极低信噪比高动态信号的载波粗捕获算法进行了研究,提出了一种改进的带有补零的频域移位平均周期图算法。该算法采用多速率频域移位运算简化了多支路多普勒变化率匹配,与原算法相比,其计算复杂度降低倍数为匹配支路数与补零倍数之比,捕获性能几乎不损失。给出了算法中影响捕获性能与计算复杂度的关键参数设计方法。在信噪比(SNR)为－41 dB(载噪比C/N₀=18 dBHz)、载波多普勒频偏为－300～300 kHz、多普勒变化率为－800～800 Hz/s、码速率为20 bps条件下对两种算法进行了仿真,结果表明在基本满足后级载波跟踪需求条件下,即频偏精度均达±12 Hz时,多普勒变化率精度均达±25 Hz/s,捕获概率都在90%以上时,改进算法捕获时间比原算法增加了8%,计算复杂度降低了70%。     

扩频统一测控系统角跟踪技术研究

扩频统一测控系统中,在完成伪码捕获、载波跟踪和比特同步之前,利用和差通道信号的相关性,直接对宽带扩频信号进行相关运算实现角度误差信息的提取,是一种简单可行的办法。本文讨论了双通道跟踪接收机的输出角误差信号的信噪比与接收信号的信噪比、信号处理带宽三者之间的关系。     

扩频测控信号大动态信息高精度加载方法

针对静态扩频测控信号的大动态信息加载问题,提出了一种基于数字化处理的高精度时域加载方法。该方法对测距扩频码采用"存储—内插—查表—抽取"的方式加入动态信息,对载波采用调整幅度变化的方式加入动态信息。最后对该方法进行综合仿真:即用高精度时域加载方法得到的载波信号重新调制测距扩频码,得到含有动态信息的数字信号。仿真分析表明,该方法能在不改变原始信号采样率的前提下,实现扩频测控信号大动态信息高精度加载。     

一种用于深空测距的数字化锁相环设计

在深空测距中，扩大锁相环捕获范围与提高锁相环对微弱信号检测能力是一对矛盾。为解决这一矛盾，本文提出一种基于频率引导与二次混频的数字化锁相环结构，并对其性能进行理论分析和计算机仿真。仿真结果表明，该锁相环可以很好地在较大范围内实现对微弱测距信号的捕获锁定。该结构已在实际测距接收机中使用。     

天线组阵技术研究及其在我国深空测控通信系统中的应用

研究深空通信系统中天线组阵技术实现方案,并通过数值仿真对几种基本的天线组阵方案和算法的性能进行比较分析。仿真结果表明,采用SUMPLE算法的全频谱合成技术能够获得很好的合成效率,是适合我国深空探测工程测控通信系统设计的有效方案,有望在我国后续的深空探测工程中得到应用。     

航天测控系统高动态目标角捕获方法研究

航天测控系统高动态目标的角捕获中,既要保持接收天线波束宽度以提高捕获概率,又要保持天线增益满足信噪比需求。传统角捕获方法不能满足需求,采用对区域目标进行多波束成像的方法,在保持一定接收增益的同时,兼顾捕获范围。伺服捕获仿真结果满足航天测控系统高动态目标角捕获需求。     

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。     

基于滑动DFT和插值DFT算法的GPS信号载波跟踪方法

 在分析GPS接收机跟踪环路信号特征的基础上,将滑动离散傅里叶变换（DFT）算法和插值DFT频率估计算法相结合,提出一种在频域进行的载波跟踪方法。该方法首先根据捕获时得到的粗略载波频率估计值确定计算DFT值点的范围,然后利用滑动DFT算法计算这部分点的DFT值,最后利用插值DFT频率估计算法估计载波频率,进行跟踪环路中载波频率的更新。该方法计算复杂度低,便于实际应用。仿真结果显示,该方法能够对载波频率正确跟踪,验证了算法的可行性。     

高动态扩频信号的捕获跟踪与解调

本文给出了一种高动态扩频信号的跟踪解调方法，采用数字平方环载波捕获跟踪，并实施数字下变频对无载波频率变化的扩频信号进行简单相干积累解扩解调，变二维捕获过程为两个一维捕获过程，简化了高动态情形设计方案。     

机载单站无源定位系统中相位差变化率提取方法(英文)

相位差变化率含有目标辐射源的距离信息,是机载单站无源定位系统中的重要参数。本文以正弦单载波脉冲信号为例,分析了基于相位差变化率的单站无源定位原理,以及测量误差的组成。基于对Cramer-Rao下限的分析,提出了一种基于多次观测的相位差变化率的高精度测量方法——时间片处理法。在相位差变化率的测量中,当信噪比较低时,频域鉴相方法优于时域鉴相方法,多时间片处理能够显著地降低测量方差,仿真验证了此算法的正确性和有效性。典型的无源定位场景的仿真验证了算法对动态测量的适应性。此测量算法简单、计算量小,易于实现。     

统一系统载波捕获方法研究

介绍了现代统一系统中载波频率快速捕获的几种方法,并提出了统一系统载波快速捕获的一种算法。最后,通过对几种不同方法的计算时间与识别精度的比较,验证了该算法的高效性。     

一种基于参数控制的低轨星载接收机载波跟踪算法CSCD

低轨星座接收机面临大多普勒频移及频繁快速换星等设计约束,对其载波跟踪环路设计提出了较高的动态适应性与跟踪精度要求。针对以上问题,提出了一种基于参数控制的载波跟踪算法。该算法引入环路控制因子参数,将环路滤波器分为牵引和跟踪两阶段。基于理论建模推导环路控制因子的最优参数配置原则,指导实现牵引和跟踪两种状态滤波器的协同配合,在牵引阶段有效引导大多普勒信号快速入锁,在跟踪阶段精确估计载波频移参数,实现基于低轨星载平台的GNSS信号快速准确跟踪。理论与仿真结果均表明基于参数控制的载波跟踪算法能够有效提升环路的动态适应性与跟踪精度,满足低轨星载接收机的设计需求。与传统算法相比,该算法在保证信号跟踪精度的同时,能够将收敛时间缩短78%,且环路设计简单,易于硬件实现。     

GPS信号快速捕获方案研究

设计在高动态环境下工作的GPS接收机,其难点之一在于对卫星伪码的快速捕获。针对缩短GPS接收机捕获伪随机码时间的问题,本文在对GPS信号结构作出分析的前提下,介绍了时域滑动相关的常规捕获方法;提出了基于FFT的快速捕获技术,并在matlab环境下做了系统仿真,仿真结果显示捕获速度可以得到显著提高。