随机二元码调制噪声干扰下DS/FH混合扩频测控信号检测性能分析与仿真

分析DS/FH混合扩频测控信号在干扰环境下的性能对该新测控体制的研究具有重要的意义。推导随机二元码调制干扰环境下DS/FH测控信号的检测概率和虚警概率表达式,并以Matlab/Simulink为平台搭建检测性能仿真系统,采用恒虚警检测准则仿真分析不同直扩、跳频增益组合在不同干扰条件下的检测性能,验证了理论推导的正确性,为进一步研究提供了参考。     

单音干扰下扩频测控信号伪码跟踪性能研究

扩频测控信号的伪码跟踪性能直接关系到测控系统的测距精度。以伪码跟踪环中鉴相曲线平衡点的过零偏移为研究对象,推导了音频干扰条件下扩频测控信号伪码跟踪的干扰最大误差;并针对干扰最大误差需考虑具体鉴相算法的特点,提出基于相关曲线主瓣的二阶中心矩扩展因子的性能评价方法。该方法利用伪码相关曲线主瓣在干扰前后的畸变情况,反映干扰对伪码跟踪性能的影响。仿真分析表明,干扰最大误差的理论及仿真结果和二阶中心矩扩展因子所得结论一致,从而验证了干扰最大误差理论的正确性以及所提性能指标的有效性。     

DS/FH扩频测控信号同步方案的捕获性能

针对航天测控信号的高动态以及由载频跳变引起的多普勒频率周期跳变的特点,提出了一种基于快速频率识别和辅助机制的直扩/跳频(DS/FH)混合扩频测控信号的一种同步方案。建立了跳频图案,伪码相位及多普勒频率的三维同步捕获状态转移过程的数学模型,推导出三维捕获的平均捕获时间表达式,及在伪码相位误差、多普勒频移和高斯白噪声条件下的检测概率和虚警概率表达式。仿真分析了在采用时域匹配滤波、频域多通道的直扩捕获方式下,信号和捕获系统参数对三维捕获性能的影响。理论推导与数值仿真结果表明了同步方案的有效性,并为信号设计及捕获系统参数选择提供了理论依据和实际参考。     

多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能研究

分析了多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能。主要分析了时延绝对值小于一个码片的多径信号对导航信号伪码相位和载波相位跟踪误差的影响,给出了接收机伪码跟踪环和载波相位跟踪环的结构框图,并建立了两个跟踪环的数学模型,在考虑多径信号的基础上分析了混合信号相位跟踪的数学模型,分析了混合信号下伪码跟踪环和载波相位跟踪环相位跟踪的性能。在数学模型分析的基础上对存在单路多径信号时伪码相位跟踪和载波相位跟踪性能进行了计算机仿真。     

伪码测距信号波形设计

在伪码再生测距中，码跟踪环的跟踪性能是决定测距精度的关键，而不同的码片波形对码跟踪环性能的影响存在差异。针对适合再生测距的码跟踪环，并且对波形限定相同带宽的条件下，对不同波形测距信号对码跟踪环跟踪性能的影响进行了分析和仿真，结果显示跟踪性能与不同波形下环路S曲线的特性相关。根据比较结果，提出了最佳的伪码测距信号波形，为实际工程中伪码波形的选用提供了依据。     

CCSDS建议的再生伪码测距性能分析

CCSDS(国际空间数据系统咨询委员会)于2009年3月发布了伪码测距的蓝皮书,规定了再生伪码测距的技术要求。我国正在研制的深空应答机和深空站测控设备要求具备再生伪码测距功能,同时为了实现国际联网,伪码测距系统需满足CCSDS建议的要求。为给我国深空测控设备伪码测距系统的研制提供设计依据,通过分析伪码特性和伪码捕获跟踪方法,推导得到伪码测距的捕获性能和跟踪性能。分析得到的性能与CCSDS建议书一致,可作为我国深空应答机和深空站测控设备伪码测距系统设计的参考。     

陷波器对DLL的影响及其改进方法研究

陷波器被广泛应用于直接序列扩谱系统中滤除存在于系统工作频段内的干扰,分析 了陷波器对伪码跟踪环路的影响。针对陷波器引起的信号时延和畸变问题,提出对本地产 生的伪码也进行相应的陷波处理的方法来增加其与接收信号的相关性,同时针对信号畸变导 致的能量差值波动大的问题,提出增加能量积分时间的方法。在systemvue2006环境下对 提出的方法进行仿真验证,仿真结果表明这两种方法可以有效地削弱陷波器对伪码跟踪环 路的影响。
     

基于宽带模糊函数的DS/FH信号性能分析

引入直扩/跳频(DS/FH)混合扩频技术可以增强航天测控系统的电子对抗能力。推导了DS/FH混合扩频信号的宽带模糊函数表达式。通过分析得知,随着载波频率的增加,信号时长的变化对模糊值的影响减弱,宽带和窄带模糊函数间的差异减小,但在接收信号的处理中仍需考虑对信号时长变化的匹配。数值仿真分析了DS/FH信号波形在不同增益分配下的分辨率、精度、旁瓣抑制及抗干扰等性能。结果表明在一定的增益分配下,该波形具有接近理想的图钉型模糊图,适当增加跳频增益可以获得更好的分辨率和抗干扰性能。     

DS信号伪码周期及码片速率估计的自相关法

直扩(DS)信号是高抗干扰低截获率信号,有关DS信号及其参数的检测与估计具有重要的意义.DS信号对抗的首要任务就是必须检测与估计到DS信号及相关参数,包括伪码周期、码片速率等.但是由于DS信号往往淹没在噪声中传播,致使常规的信号处理方法无法直接应用.针对DS信号及其参数的检测与估计问题,综合了有关信号处理的相关处理方法,提出了一种可以检测DS信号并同时估计其伪码周期、码片速率参数的自相关方法.理论分析和实验表明该方法在较低信噪比环境下能较好地工作.     

一种深空再生复合伪码测距信号的自适应捕获跟踪技术

再生复合伪码非常适合于深空测距。分析了复合伪码的相关特性和典型伪码跟踪环的结构,提出了一种通过相位误差过零检测进行码环带宽自适应调整的算法,进而实现测距信号的自适应捕获和跟踪。仿真结果表明算法能使环路的相位误差方差减小6～ 7倍。
     

单脉冲雷达导引头抗压制式干扰时域仿真

为研究单脉冲主动雷达导引头在自卫干扰(SSJ)和非SSJ条件下的抗干扰性能,建立了单脉冲角跟踪系统对SSJ和非SSJ压制式噪声干扰源进行跟踪的时域模型。仿真结果表明,在SSJ条件下,角跟踪回路的抗压制式噪声干扰性能较佳,跟踪情况与目标视线角速度有关;在非SSJ条件下,当导引头接收天线处远距支援干扰(SOJ)强于目标回波信号时,SOJ会引入较大的天线指向偏差。所建模型可用于雷达导引头抗干扰性能的仿真研究。     

针对GPS接收机性能的压制干扰区域分析

针对采用扩频增益作为GPS接收机抗干扰容限的非普适性和不确定性,通过建立压制干扰造成GPS接收机不同性能指标下降与分析对象之间的对应关系,将干扰威力区域用受扰区、半失效区和失效区来进行划分。结合GPS接收机工作原理,从理论上推导和分析了在连续波（CW）和宽带高斯噪声干扰下不同相关积分时间的接收机捕获、跟踪和解调等环节的性能下降到临界值时所需干信比。考虑干扰源高度与接收机天线增益的关系,对各威力区的有效干扰距离随干扰源发射功率变化情况进行仿真计算。仿真结果表明,随着干扰功率的提高,干扰源高度对有效干扰距离的影响在逐渐减小。在相同干扰功率下,CW干扰性能要优于宽带高斯噪声干扰。尽管增加接收机相关积分时间会使半失效区和失效区的范围减小,但却会引起受扰区范围显著增大。     

“交叉眼”干扰在单脉冲雷达中表现特征分析

“交叉眼”干扰技术被认为是最具发展前景的现代电子防卫手段之一。为开展其对抗技术研究,对单脉冲雷达在“交叉眼”干扰环境下的和、差接收信号进行了数学建模,并通过仿真计算分析了和、差接收信号所表现出的特征。初步分析结果表明：“交叉眼”干扰会导致单脉冲雷达差接收波束方向图发生畸变。畸变的严重性主要取决于干扰源和单脉冲雷达间的距离以及两干扰点源输出信号功率之比;“交叉眼”干扰同样会导致差、和接收信号功率之比出现异常。干扰源与单脉冲雷达间的距离越小和（或）“交叉眼”干扰的诱偏能力越强,差、和接收信号功率之比出现异常的角度范围越大。     

相干BPSK调制方式的混合DS-SFH系统误码率分析

对跳频 (FH)方式威胁最大的干扰为部分频带噪声干扰 ,而兼具直扩和跳频两种扩频方式优势的混合 DS- SFH(DS- Slow FH:直扩 -慢跳频 )扩频方式体制则可以有效地减少部分频带干扰对跳频系统链路性能的影响。文中分析了相干 BPSK调制方式下混合 DS- SFH系统的抗干扰性能     

复合噪声调频干扰的极化滤波方法

基于瞬态极化理论研究了复合噪声调频干扰的极化滤波方法。在对多个噪声调频干扰源合成信号的极化起伏特性进行分析的基础上,提出了复合噪声调频干扰的瞬态极化估计方法和基于MLP的极化滤波抑制方法。最后,利用计算机仿真实验验证了文中所提方法的有效性和可行性。     

直扩通信系统中码跟踪环的抗干扰性能

同步是通信的基础。文章分析了直扩通信系统码跟踪中常用的一种非相关延迟锁定环在连续波(CW)干扰、高斯白噪声和部分频带干扰下的跟踪误差方差,并通过仿真验证了理论推导结果,所得的结论对于延迟锁定环路的分析和设计有重要意义。     

基于改进MCMC的波束内目标与诱饵联合参数估计

波束内目标与诱饵的参数估计是导引头正确实现目标分选、完成波束指向调整与精确跟踪的必要条件。目标与诱饵的“紧密接近”导致接收回波混叠,使得常规参数测量与估计方法失效。基于实际采样处理中目标回波能量会“溢出”到相邻匹配滤波采样点这一信号模型,通过贝叶斯原理从观测的条件似然以及未知参数的先验分布获取待估计参数的后验概率分布,采用Markov Chain Monte Carlo (MCMC)方法中的Metropolis-Hastings (M-H)抽样算法联合估计目标与诱饵的相关参数,并根据拖曳式诱饵干扰对抗的特点对M-H抽样进行了改进。各种典型干扰条件及动态攻击场景下的仿真试验表明了本文方法的有效性。
     

一种宽范围非合作目标中频角跟踪接收机的设计与实现

为实现对非合作星间目标信号的捕获跟踪,提出了一种基于单通道单脉冲跟踪技术的非合作目标中频角跟踪接收机软硬件设计方案。硬件平台设计方案结合了FPGA与DSP在算法处理上的优势,涵盖高速ADC设计、系统时钟设计等。针对非合作星间目标信号的特征,提出了不同调制体制、不同码速率的非合作宽带数据传输信号的检测识别、角误差信号提取与分离方案,涵盖数字预处理、数字信道化、信道判决、信号检测估计、角误差信号提取等处理环节。系统捕获跟踪试验结果表明该非合作目标角跟踪接收机可以完成对多种调制体制(BPSK、QPSK、SQPSK等载波相位调制)、不同码速率(1kbps～300Mbps)的非合作宽带数据传输信号的角误差信号提取与分离,载频估计精度优于100kHz,码速率估计精度优于100kbps。本系统可实现对非合作目标信号的有效跟踪,为开展非合作目标角跟踪接收机的工程化研究奠定了扎实基础。     

一种INS辅助GNSS高动态弱信号标量跟踪方法

为提高恶劣电磁环境下的高动态卫星导航接收机的干扰抑制能力,提出一种低成本INS自适应辅助标量跟踪环路方法。该方法以INS辅助二阶锁频环(IFLL2)算法为核心,采用INS/GNSS紧组合结果提高外部辅助跟踪环路的多普勒频率估计精度,以降低动态应力对跟踪环路的影响。建立了INS辅助锁相环和锁频环性能分析模型,基于该模型可知IFLL2对本地振荡器的抖动噪声抑制能力更强,可更多地降低跟踪环路带宽,故其性能优于INS辅助锁相环(IPLL)的性能。高动态仿真试验结果表明高动态环境下独立式三阶锁相环可跟踪载噪比为28dB Hz的GPS L1 C/A卫星信号,INS辅助最优带宽二阶锁频环算法可跟踪载噪比为19dB Hz的卫星信号,基于本算法的接收机的干扰抑制能力提高了9dB,与理论分析结果相当。     

GPS L1频段上的系统内干扰的研究

为了在L1频段上有效发射多个高精度的导航信号,GPS全球导航卫星系统设计在同一中心频率上发射多个信号,各信号频谱严重重叠,因此内部干扰成为系统首要考虑问题。通过详细分析GPS L1频段上M码、L1C码、C/A码和P(Y)码的载噪比衰减值,发现除C/A码受到的干扰较严重外,其它三个信号受到的干扰较小,CDMA干扰是主要内部干扰源。分析结果表明,通过有效设计信号参数来减小CDMA干扰,使各信号功率谱主瓣相互错开,并合理设置信号接收功率,可以有效控制系统内干扰。