基于WHU甚低频探测系统的大气噪声监测

大气噪声由来源于远处闪电的背景噪声和近处闪电的脉冲噪声共同构成,会对甚低频通信造成严重的影响。文章首先利用武汉大学(WHU)甚低频探测系统随州站(31.57°N, 113.32°E)2个不同季节月份的观测数据,把大气噪声分为闪电脉冲噪声和背景白噪声,选择3个典型的频段(6、16和27 kHz)进行分析,获取了大气噪声分布特性以及不同种类噪声贡献度的基本信息;之后通过与CCIR大气噪声模型提供的数据进行对比分析,考查了CCIR模型在中国大陆地区的准确性;最后,利用随州站长达2年的观测数据,对4～27 kHz之间16个频率上的大气噪声进行了统计分析,获得了该地区大气噪声的统计分布特性。     

脉冲展宽对深空激光通信的影响与补偿研究

深空激光通信系统下行链路的脉冲位置调制PPM（Pulse Position Modulation）信号在经过大气信道传输和单光子探测器接收时,将出现脉冲展宽效应,引起通信系统性能下降。分析了大气信道中的淡积云云层散射、大气湍流与气溶胶散射和单光子探测器的抖动特性所引起的脉冲展宽效应。在此基础上,仿真分析了淡积云云层物理厚度对不同PPM调制阶数下通信速率的影响,并研究了单光子探测器引起的脉冲展宽产生的抖动损失。为补偿脉冲展宽的影响,提出了一种基于时隙似然比解调的补偿方法,通过仿真验证了该方法能够有效降低深空PPM激光通信链路中脉冲展宽对通信误码率的影响。该研究对分析和提升深空PPM激光通信系统的链路性能具有一定的参考意义。     

基于斩波技术的静电悬浮加速度计驱动电路噪声抑制方法研究

静电悬浮加速度计驱动电路作为整机噪声的主要来源之一,其低频噪声性能直接决定静电悬浮加速度计整机分辨率。为满足静电悬浮加速度计驱动电路超低测量频带内（1mHz~1Hz）噪声均低于5×10-5V/Hz1/2要求,依据斩波稳定技术对于低频噪声的抑制作用,设计了基于斩波稳定技术的静电悬浮加速度计驱动电路。对实际电路进行测量,利用静电悬浮加速度计噪声曲线拟合测量结果。结果表明,经斩波后驱动电路低频噪声转折频率与低频噪声均下降一个数量级,在测量频带内电路噪声均低于2×10-5V/Hz1/2,满足了设计指标要求。     

圆柱形声腔内衬三聚氰胺泡沫降噪方法

针对运载火箭整流罩内高强度的噪声问题,采用圆柱声腔内衬理论、有限元仿真和声学试验研究了三聚氰胺泡沫材料的中低频（100~400Hz）降噪特性。将三聚氰胺泡沫内衬等效为阻抗边界,给出了圆柱声腔简正频率的修正公式。测试了20mm、30mm、40mm厚三聚氰胺泡沫的流阻和吸声系数,通过虚拟阻抗管仿真校验了三聚氰胺泡沫的声学参数、给出了表面声阻抗率。对比了内衬理论、阻抗边界仿真、实体仿真的简正频率。建立了运载火箭整流罩圆柱段缩比模型的噪声试验平台,对空桶和敷设三种厚度三聚氰胺泡沫等四种工况进行了仿真分析和噪声试验,对比了不同厚度三聚氰胺泡沫的降噪效果。结果表明圆柱声腔内衬三聚氰胺泡沫后简正频率减小,且减小量与三聚氰胺泡沫衬里的厚度成正比;三聚氰胺泡沫衬里在中低频段仍能达到约4~8dB的降噪效果。     

多载波跳频通信系统设计

文章提出一种利用OFDM调制实现同时使用多个频点进行跳频的多载波跳频通信系统,并给出了一种基于RS序列的多载波跳频方案。通过计算机仿真,对多载波跳频信号进行时／频分析,验证了多载波跳频机制,并给出了高斯白噪声下系统的BER曲线。根据OFDM调制的特点,其非常方便使用FPGA器件实现。文章最后给出一个简单的多载波跳频通信的FPGA实现。     

星地激光通信链路中的极化码性能研究

在星地激光通信链路中，激光在大气信道中传输时容易受湍流作用，导致信号功率衰落。考虑到极化码在短码下的优良性能和较低的实现复杂度，将其应用于星地激光通信系统中来对抗大气湍流引起的信号衰落。基于对湍流信道的分析，搭建了星地激光通信系统仿真平台，并在其中引入了极化码。实验结果表明在中等湍流和强湍流下，极化码分别降低了13%和25%的通信中断概率，极大地改善了星地激光通信系统的性能。     

QPS信号在大气空间中的衰减特性分析

量子定位系统（QPS）是一种高精度安全的定位技术。阐述了量子定位原理,重点分析了QPS信号在大气空间中的传输特性,得出不同波长在不同通信距离下信号的衰减,计算了一定波长不同能见度下实现QPS定位的通信距离。根据研究,可选择合适的波长以减小大气的吸收、散射及湍流对信号的影响,设计合适的卫星高度和基线长度提高其定位精度。所做的研究可为实际设计QPS定位系统提供理论参考依据。     

地域通信网中QPSK信号的抗干扰能力研究

System View是由美国ELANIX公司推出的、基于Windows环境下的可视化软件工具,主要用于信号级的系统仿真,是电路与通信系统设计、仿真时强有力的动态系统分析工具.利用System View动态分析仿真平台搭建了地域通信网的QPSK通信系统模型,并通过仿真给出高斯、单音、噪声调频、BPSK和QPSK五种干扰信号在该系统中的干扰效果和误码率.通过用System View对QPSK系统的仿真,可以看出单音和噪声调频是对QPSK通信系统最有效的干扰样式.     

室外大气折射率结构常数实时测量研究

与传统的射频链路相比,自由空间光通信FSOC（Free Space Optical Communication）系统是对现有无线通信技术的有力补充,为了抑制大气湍流对信号光束带来的相位噪声和强度波动,有必要对通信信道状况进行实时监测。首先介绍了基于光斑质心漂移的大气折射率结构常数测量方法,利用大口径接收靶面和窄带滤光片,结合实时图像处理算法,实现了大气折射率结构常数的全天候实时监测。将大气折射率结构常数和光强闪烁指数进行了比较分析,测量结果表明它们的包络之间具有很好的线性关系,进一步验证了实时测量系统的可靠性。     

火星-地球通信链路预算方法研究

给出火星探测器与地球之间通信链路的预算方法,研究火星大气损耗、太阳闪烁损耗、地球大气吸收损耗、降雨损耗及热体噪声的计算模型,最后给出火星-地球通信链路预算实例,为火星-地球通信链路设计提供参考。     

激光雷达系统仿真软件

从激光雷达约束条件入手 ,研究了通用激光雷达仿真模型 (GL M) ,其中包括大气传输模型、探测器噪声模型、发射与接收模型、目标反射数据库。着重分析、讨论了各种天气和系统条件下 ,对激光雷达性能的影响。根据模型 ,研制了通用仿真软件 ,最后给出了计算机仿真结果。     

雷达本振相位噪声的数字仿真技术

在现代雷达和通讯系统中 ,本振相位噪声越来越成为决定系统性能的关键因素。分析了本振调相、调幅噪声对相参雷达系统探测性能的影响 ,给出了主杂波环境下雷达发射机调相噪声以及发射机泄漏的调幅噪声的数字仿真模型。在雷达数字仿真系统中使用这些模型 ,可以在各种环境下定量分析微波本振相位噪声对目标探测性能的影响 ,对昂贵的微波系统提出满足总体设计要求的合理指标。     

Flight performance analysis of GRACE K-band ranging instrument with simulation data

A dual one-way ranging (DOWR) system provides very high accuracy range measurements between two satellites. The GRACE satellite mission implements the DOWR, called KBR (K-band ranging), to measure very small inter-satellite range change in order to map the Earth gravity field. The flight performance of the KBR is analyzed by using a hybrid software simulator that incorporates actual satellite orbit data into a comprehensive KBR simulator, which was earlier used for computing the GRACE baseline accuracy. Three types of experiments were performed. First is the comparison of the flight data with the simulated data in spectral domain. Second is the comparison of double differenced noise level. Third is the comparison of the range-rate difference with GPS clock estimates. The analysis shows a good agreement with the simulation model except some excessive high frequency noise, e.g. 10⁻⁴ m/√Hz at 0.1 Hz. The range-rate difference shows 0.003 cyc/s discrepancy with the clock estimates. These analyses are helpful to refine the DOWR simulation model and can be benefit to future DOWR instrument development.     

Flight performance analysis of GRACE K-band ranging instrument with simulation data

A dual one-way ranging (DOWR) system provides very high accuracy range measurements between two satellites. The GRACE satellite mission implements the DOWR, called KBR (K-band ranging), to measure very small inter-satellite range change in order to map the Earth gravity field. The flight performance of the KBR is analyzed by using a hybrid software simulator that incorporates actual satellite orbit data into a comprehensive KBR simulator, which was earlier used for computing the GRACE baseline accuracy. Three types of experiments were performed. First is the comparison of the flight data with the simulated data in spectral domain. Second is the comparison of double differenced noise level. Third is the comparison of the range-rate difference with GPS clock estimates. The analysis shows a good agreement with the simulation model except some excessive high frequency noise, e.g. 10⁻⁴ m/√Hz at 0.1 Hz. The range-rate difference shows 0.003 cyc/s discrepancy with the clock estimates. These analyses are helpful to refine the DOWR simulation model and can be benefit to future DOWR instrument development.     

多载波跳频系统抗部分频带干扰性能分析

多载波跳频(MC-FH)技术结合了OFDM和跳频扩频技术的优点,具有很强的抗干扰能力。而部分频带干扰是一种常见的干扰类型。在介绍多载波跳频通信系统基本模型的基础上,分析了多载波跳频系统的抗部分频带干扰的能力。     

基于航天测控通信系统LT码的应用研究

针对航天测控通信系统传输距离远,信道噪声干扰大等特点,研究了一种适用的LT编译码方案。基于对译码过程中预处理集分析给出的最优度分布理论模型,提出了一种混合型度分布函数。该函数为一种次优度分布,综合了部分常用度分布函数的优点,可有效提高编译码性能。优化后的LT编译码方案在航天测控系统中的应用进行了仿真,结果表明:译码效率提高了16.67%,且保持了良好的编码增益,适于系统的应用需求。     

反作用飞轮速率模式控制系统设计

反作用飞轮是卫星姿态控制系统的重要执行元件，速率模式是反作用飞轮一种工作模式，提高飞轮速率模式控制系统的性能对卫星姿态控制系统具有重要意义。详细讨论了反作用飞轮系统的数学模型，在此基础上实现了反作用飞轮速率模式控制系统设计。实验飞轮运行结果表明，设计的反作用飞轮速率模式控制系统能够抑制飞轮内部干扰和噪声，精确复现速率指令。灵敏度分析证明飞轮系统具有较好的鲁棒性。     

多GNSS掩星大气探测卫星星座设计

为减少无线电掩星(RO)大气探测星座的卫星数量并增加探测数据量,将北斗（BD）和GPS、Galileo、GLONASS共同作为探测信源,提出一种多全球导航卫星系统（GNSS）掩星大气探测星座概念和优化设计方法。融合先验大气模型和二维射线追踪算法,建立兼容多GNSS信源的掩星事件前向模拟算法,实现掩星事件快速精确仿真;给出多GNSS掩星大气探测星座参数对探测性能的影响特性,降低了星座模型的复杂度;并利用改进的蚁群算法实现星座参数寻优。设计结果与COSMICII星座相比,卫星数量减少2颗,探测数据量增加了40%,探测均匀性提高了67%。     

基于码元同步环路的激光测距通信一体化算法优化研究

精密测距与高速通信一体化技术已发展成为星间激光链路的主要研究方向之一。为了探究基于空间激光通信系统的通信解调算法对测距性能的影响机理，根据现有的激光通信系统架构，分析了测距通信一体化系统的工作原理，搭建了基于码元同步的激光测距通信一体化系统模型，分析了基于Gardner同步环路信号跟踪系统的测距精度，并对鉴相算法进行了优化。理论和仿真证明，优化后的码元同步环能够同时实现码元同步判决和距离解算，并得到了4 dB的噪声容忍度提升，其测距方差主要与基带成型滤波参数、环路带宽、载噪比以及鉴相增益等因素有关。该算法简洁，不受载波相位影响，对高阶调制具有良好的兼容性，适用于空间激光链路系统，丰富了测距通信一体化理论，为后续一体化系统设计提供了仿真依据。     

多孔材料在整流罩内中高频降噪的应用与优化研究

基于JCA模型，采用有限元仿真和声学试验获取了三聚氰胺泡沫和吸音棉的声学参数，采用统计能量分析（SEA）方法建立了某卫星-整流罩的系统级模型。通过与混响室试验结果进行对比，验证了模型的正确性；并通过仿真和试验获取了两种材料对整流罩内噪声环境的降噪效果，分析了厚度、敷设率和敷设位置对降噪效果的影响。结果表明，采用结合Biot理论的SEA方法能有效预测整流罩内中高频噪声环境及多孔材料降噪效果；总降噪量与厚度、敷设率和敷设位置关系紧密，采用多孔材料降噪时应综合考虑以上因素。