GNSS双频导航信号用户完好性监测机制研究

用户完好性监测指标通常被用于衡量导航信息的可信度,针对单个卫星导航系统用户完好性监测指标过高、可用性较差的问题,提出一种全球导航卫星系统(GNSS)多系统双频信号联合完好性监测机制,该监测机制使用一定完好性风险分配值下的保护门限作为联合观测下的监测指标;另外,为了确保各种监测假设下的用户完好性,分别讨论了无故障及一颗卫星故障假设下的伪距观测误差获取、保护门限计算以及完好性风险指标分配等问题。仿真结果表明该用户监测机制可有效降低保护门限、提高可用性,在用于I类精密进近时全球大部分区域用户的可用性水平大于95%。     

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。     

基于分布式地面站天线的空间功率合成

卫星导航系统(GNSS)地面站天线对卫星进行上行注入时,信号到达卫星时较弱,容易受到干扰,故地面站注入天线需同时具备平时多目标注入和干扰时单目标功率增强的能力。利用卫星导航系统中地面站之间能够实现精密时间同步的特点,提出了一种基于分布式卫星导航地面站抛物面天线的空间功率合成方法,使用相位预补偿实现分布式天线阵到达目标卫星信号的相位粗同步;分析了相位误差、辐射功率误差对空间功率合成效率的影响,得到了阵元初始相位标定精度与相对定位精度的约束关系;并对合成信号的抗干扰能力和信号质量进行了研究。理论和仿真结果表明,当相位精度因子小于0.2时,4个等辐射功率天线在10°仰角以上波束扫描范围内的功率合成效率均在75%以上,且可以通过控制初始相位标定精度与相对定位精度实现更高的合成效率;而在合成效率要求75%以上时,天线辐射功率误差对合成效率的影响基本可以忽略。采用分布式波束扫描天线能够对地面站上行注入进行功率增强,可实现注入波束和功率的灵活配置,有效解决制约机动式和小型化地面站功率提升的瓶颈问题。     

一种基于多基线载波相位差测量的欺骗干扰检测方法

由于卫星导航信号到达地面的信号功率较低,且民用部分信息公开,极易受到欺骗干扰信号的影响,从而导致接收机解算出错误的位置、速度或时间.针对传统的欺骗干扰检测与抑制方法不能对欺骗干扰进行测向的问题,提出了一种基于阵列多天线接收信号的载波相位差进行欺骗信号检测与抑制的方法.该方法能够在缺少先验知识的条件下,借鉴相关干涉仪测向...     

GPS高动态接收机跟踪的演示结果

本文给出了高动态GPS接收机的演示实验结果。被试接收机是一台实验板设备,它能在伪距离及其变化率上跟踪一颗卫星的仿真信号。接收机每20ms做一次伪距离及其变化率的近似最大似然估计,利用一个时间常数为0.14秒的三阶滤波器跟踪这些观测量。由于不跟踪载波相位,这就避免了锁相环在高动态下的失锁问题。当接收机处于仿真的50g转弯,加加速度峰值达40g/s时,其伪距跟踪滞后误差小于0.06m。在载波功率与噪声谱密度比为34dB-Hz时,仅由噪声造成的伪距离误差为0.6m(均方根)。接收机信噪比跟踪门限为28dB-Hz,相对于最小卫星信号强度指标,0dBi天线增益,3.5dB系统噪声系数条件下的40dB-Hz信噪比,该门限有12dB的余量。     

基于功率复用的椭圆球面波函数非正交调制方法

围绕如何降低基于椭圆球面波函数的非正交调制（PSWF-NPSM）系统误码率，降低信号检测复杂度，引入调制信号功率复用思想，提出基于功率复用的椭圆球面波函数非正交调制（PD-PSWF-NPSM）方法。该方法对载波信号按子波带进行功率分配，增加了调制信号最小欧式距离，降低了系统误码率；在接收端，提出基于检测统计量的串行干扰相消信号检测方法，依据不同支路信号间功率差异，对信号进行分离、检测。理论与仿真分析表明，该方法在不降低系统频带利用率、调制信号功率谱、峰均功率比特性前提下，能够有效提高系统误码性能，降低调制信号检测复杂度；与原非正交调制方法相比，当误比特率（BER）为10^-5时，所提方法系统误码性能提升约1.7 dB。     

内嵌高斯白噪声模块的可编程卫星信号模拟源

由于卫星通信的遥测参数和数据格式的多样性,为满足不同卫星测试的要求,需要提供不同的信号源。考虑到成本因素,采用遥测参数和数据格式均可编程卫星信号模拟源。给出了内嵌高斯白噪声模块的可编程卫星信号模拟源的系统组成及工作原理,对其中关键模块——已调副载波生成模块和高斯白噪声生成模块进行了分析讨论,前者采用包括直接数字频率合成方法在内的全数字方法,后者采用延时斐波那契算法和公式法的算法组合。试验结果表明:本方案实现的可编程卫星信号模拟源能够满足多数卫星测试的需要。     

基于SA-DPSO混合优化算法的协同空战火力分配

针对超视距(BVR)多机协同空战中,火力单元采用一次性完全分配原则容易造成资源浪费的问题,提出了一种新的火力分配数学模型。该模型带有毁伤概率门限,能够保证在满足毁伤概率门限的前提下,优先保证威胁度大的目标被分配且选择对各目标相对贡献较大的火力单元,使其对目标的毁伤概率平均值达到最大且尽量少地消耗火力单元,从而节省和充分利用火力资源。在此基础上,提出采用模拟退火(SA)-离散粒子群(DPSO)混合优化算法求解协同空战火力分配,提高了算法收敛速度、精度以及全局搜索能力,避免陷入局部极小。仿真算例验证了新模型的优点以及SA-DPSO混合优化算法的有效性。     

基于统计置信度的湍流检测门限确定方法

机载气象雷达是检测飞行中湍流的重要设备,对于保障飞行的安全具有重大意义。它通过判断回波信号谱宽是否超过门限来检测湍流,关键在于检测门限的设定。将其看成一个统计问题进行解决,提出了利用统计学中置信度来设置门限的方法,根据湍流微粒的概率分布推导了置信度与检测门限的关系,并利用其进行检测门限设置。最后利用仿真的气象雷达回波信号进行了实验,实验结果表明提出的方法能够检测出实验中设置的湍流区域．验证了方法的有效性．     

全球卫星导航系统兼容性分析方法研究

根据全球卫星导航系统信号捕获、载波跟踪和数据解调的原理,优化了等效载波功率与噪声密度比模型。针对有多普勒频率时的情况,提出了C/A码自干扰时的捕获-频谱隔离系数。结果显示,随着多普勒频率的变化,频谱隔离系数有着明显的变化。通过对仿真结果的分析,验证了模型的有效性,也为后续卫星导航信号的优化设计提供了支持。     

高效MF-TDMA系统时隙分配策略

由于具有高效性和灵活性,多频时分多址接入(MF-TDMA)技术被广泛应用于现代宽带通信卫星系统的上行链路设计中。时隙分配算法的有效性是高效利用MF-TDMA系统资源的保证。在MF-TDMA系统中,时隙资源分配问题可以分为两步：载波信道选择和信道内的时隙分配。对于第1步,RCP-fit等算法提供了良好的用户载波信道预约策略。本文主要针对时隙分配过程的第2步展开讨论,针对载波内的时隙管理问题提出了一种基于倒序时隙编号时隙资源树的时隙组织方式,从时隙编号的角度解决了时隙时间均分问题。并采用伙伴递归调整算法作为载波内时隙优化定位方法,有效减低时隙碎片对系统资源利用率的负面影响。最后通过仿真,验证了该时隙管理算法的高效性。     

BOC信号的相关跟踪研究及GALILEO接收机设计初探

Galileo卫星导航系统是欧盟组织研发的新一代完全面向民用的卫星导航系统,使用了BOC(二进制副载波)这一独特的调制方式,研究BOC信号的相关峰特性,对设计接收机捕获跟踪通道是至关重要的。本文简要介绍了Galileo系统导航信号的特征和频率规划,对多种BOC信号的自相关性能、码跟踪方法进行了仿真,并探讨了接收机开发中的关键问题。     

卫星通信信号体系调制识别技术

对常用卫星通信信号的高阶累积量和高阶谱的谱线特征进行了理论分析与仿真,提出一种基于高阶累积量和谱特征相结合的卫星通信信号调制方式识别方法。该方法从升余弦成形信号的高阶累积量、功率谱、平方谱和四次方谱中提取一组健壮性强的特征参数,在没有先验知识的条件下,完成对卫星信号符号速率和载波频率的盲估计,并在此基础上实现调制方式的自动识别。该方法涵盖了目前绝大多数的卫星通信调制方式,初步形成了卫星通信信号调制识别体系。仿真实验表明,该方法能够克服升余弦成形带来的影响,在实际中有较好的应用前景。     

航天器再生伪码测距体制分析

再生伪码测距体制通过对上行伪码测距信号进行恢复,并重新调制到下行载波发送,可以获得可观的测距信号信噪比增益。对这部分增益的合理使用,可以获得较高的测距精度,也可以获得较短的测距时间,还可以提高遥测信号的功率。本文从测距码、捕获时间以及测距信号与遥控/遥测信号之间的相互干扰3方面介绍了再生伪码测距体制。     

利用数字直接综合技术的空地链路指令数据编码

空地链路分系统(SGLS)在航天器与地面站之间提供全双工通信链路,完成遥控、跟踪、遥测和测距。上行指令信号是-S波段载波,用频移键控(FSK)指令数据对其调相。指令数据格式为三元(空,1,0)信号。指令数据速率为1,2和10Kb/s。本文所用方法利用数字直接综合技术(DDS)来产生SGLS指令数据和时钟信号。三元指令数据和时钟信号都输进编码器,数字式产生一个FSK副载波,该副载波带幅度调制的时钟。指令数据速率确定S,1,0单音的频率。数字直接综合技术能确保相位连续性,频率稳定度取决于微处理器晶振精度。从直流到2MHz以上范围内,频率分辨率可保持在几周以内。这就可以产生1和2kb/s指令格式,以及更新的10kb/s格式。软件加以修改即可适应其它指令格式。利用数字技术使编码器具有更强的自测试和更完善的出错报告能力。     

C频段统一测控系统非相干测速功能探讨

针对目前国内C频段统一测控系统因不具备测速功能,在发遥控期间无法进行测距,导致其无法对卫星进行连续轨道测量的缺陷,提出了非相干测速方法。非相干测速利用卫星遥测信息中的上行载波多普勒信息以及地面站获取的下行载波多普勒信息,计算得到双向多普勒信息,对双向多普勒进行计算可获得连续的卫星运动速度信息。本文在理论上证明了这种方法的可行性,并以自旋式卫星同步控制过程中天地时延精确修正为例,说明了这种方法的应用价值。     

基于小波包分解和滑动功率谱的舰船轴频电场信号检测

轴频电场是可在水下探测到的一种运动舰船特征物理场,由于海水的衰减作用,其信号十分微弱。文章提出了一种基于小波包分解和滑动功率谱的微弱舰船轴频电场信号检测方法。首先,利用小波包变换对观测信号进行多子带分解;然后,分别提取各子带信号功率作为检测特征量,使用浮动门限对其进行滑动检测。实测数据和仿真数据处理表明,该方法能够在较低的信噪比条件下有效工作,性能优于传统的功率谱检测方法。     

轨道预测辅助GPS载波跟踪技术用于低轨道卫星定位研究

针对低轨道卫星及其特定的运动环境,研究了星载GPS接收机载波跟踪问题。基于卫星轨道可模化、可预测的特性,提出了利用预测卫星轨道计算多普勒频移,并用于辅助载波环路跟踪的新方法。该方法有效地降低了低轨道卫星GPS信号跟踪中的动态,从而在跟踪过程中可以采取降低环路阶数、减小环路带宽、增加预检测积分时间这几种措施来提高环路跟踪弱信号的能力,有助于提高低轨道卫星的定位性能。     

一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法

自适应波束形成抗干扰性能受先验信息、通道幅相误差等因素影响较大,在工程应用中实现复杂,鲁棒性较差。针对这一问题,提出了一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法,该方法将信号空间分为多个子空间,通过最优分配策略选取多个子空间分别实现固定波束指向,并相应地在每个波束后配置独立的卫星捕获跟踪通道组,然后依据最高信噪比准则在所有的子空间中优选卫星进行定位解算。该方法无需先验信息辅助,在抑制干扰信号的同时对卫星信号形成接收增益,在存在工程误差的实际条件下可达到与典型自适应波束形成算法相当的抗干扰性能,且具有鲁棒性强、更易工程实现等优点。最后,通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

一种新的双重门限证实数字签名方案

在已有的(t,n)门限数字签名方案及证实数字签名的基础上,提出了新的双重门限证实数字签名方案(t1,n1;t2,n2)。新方案首次在签名证实阶段引入了门限方案,由一群符合一定条件的t2个人组成证实者(confirm er)。因为是由不同的各方参与进来,方案具有了更加广泛的可信任性,从而使得该方案适用于某些安全程度要求较高的情况。