航天扩频测控系统抗传统测控信号干扰研究

随着扩频技术的应用,航天测控网形成了传统测控体制与扩频测控体制相结合的局面,会出现潜在的相互干扰问题。针对这种情况,运用仿真软件建立模型,根据传统测控信号经过相关器后频谱的变化,分析扩频测控系统的处理增益,并详细说明了在扩频测控信号接收带宽内距中心载波不同位置的传统测控信号对扩频测控系统处理增益的影响,以及不同扩频码速率下系统处理增益的变化情况。最后运用本文的分析成果进行举例计算。     

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。     

DS/FH混合扩频测速技术研究

由于DS/FH混合扩频信号带宽较宽,传输信道难以保证信号在宽带条件下线性传输,信号会发生群时延畸变,导致载波相位不再连续,影响载波的稳定跟踪,从而使测速精度降低。本文提出了基于跳频图案同步辅助的鉴频方案,可以消除相位跳变对载波跟踪的影响,实现对扩跳信号载波的稳定跟踪,从而提高DS/FH混合扩频测速的精度。     

一种基于扩频机制的定向天线捕获跟踪方法

针对空-地测控链路的特点,本文提出了一种基于扩频机制的定向天线捕获跟踪方法,通过采用具有良好正交性能的两路伪随机序列对基带信号进行直序扩频和正交调制,并优化捕获跟踪算法,有效提高了系统的天线捕获跟踪性能.经测试验证,该方法具有抗干扰、捕获速度快、跟踪效率高等特点.     

一种基于扩频机制的定向天线捕获跟踪方法

针对空-地测控链路的特点,本文提出了一种基于扩频机制的定向天线捕获跟踪方法,通过采用具有良好正交性能的两路伪随机序列对基带信号进行直序扩频和正交调制,并优化捕获跟踪算法,有效提高了系统的天线捕获跟踪性能.经测试验证,该方法具有抗干扰、捕获速度快、跟踪效率高等特点.     

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。     

自适应干扰对消在扩频抗窄带干扰中的应用

讨论了自适应对消实现扩频抗窄带干扰的基本原理,并进行了仿真实验,得出了采用干扰跟踪器来提高对消效果的结论.在航天704所开发的扩频应答机样机上进行了抗窄带干扰实验,结果表明：在扩频接收机中采用自适应对消器以及干扰检测和跟踪器后,至少可以做到43dB的抗窄带干扰能力.     

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。     

高动态下惯性加速度辅助三阶锁相环性能分析

针对高阶跟踪环路稳定性比低阶环路差,大带宽带来测量误差大的问题。研究在高动态环境下,惯导加速度信息辅助卫星接收机三阶载波锁相环跟踪算法,以及不同环路参数下跟踪环路的性能。对载体高动态场景、加速度信息延迟进行建模,并对算法进行了数学仿真。仿真分析结果表明,在加速度信息辅助下,即使压缩载波跟踪环路等效噪声带宽到3Hz,在高达1200g/s的加速度动态下,环路跟踪同样稳定可靠。     

多进制直接序列扩频系统性能分析及仿真

扩频技术能有效提高通信系统抗干扰能力,因此在军事通信及民用通信领域得到了广泛应用。多进制直接序列扩频相对于直接序列扩频具有其特有的优势和较强的实际应用背景。本文对多进制正交扩频系统进行研究,介绍了多进制直接序列扩频的原理、分析了多进制直接扩频系统的误码性能,并研究了适合多进制直接扩频系统的信道编解码。仿真结果表明,多进制扩频具有良好的性能,适合带宽受限系统。     

Carrier loop architectures for tracking weak GPS signals

The performance of various carrier recovery loop architectures (phase lock loop (PLL), Doppler-aided PLL, frequency lock loop (FLL), and Doppler-aided FLL) in tracking weak GPS signals are analyzed and experimentally validated. The effects of phase or frequency detector design, oscillator quality, coherent averaging time, and external Doppler aiding information on delaying loss of lock are quantified. It is shown that for PLLs the metric of total phase jitter is a reliable metric for assessing low C/N performance of the tracking loop provided the loop bandwidth is not too small (~> 5 Hz). For loop bandwidths that are not too small, total phase jitter accurately predicts carrier-to-noise ratio (C/N) at which loss of lock occurs. This predicted C/N is very close to the C/N predicted by bit error rate (BER). However, unlike BER, total phase jitter can be computed in real-time and an estimator for it is developed and experimentally validated. Total phase jitter is not a replacement for BER, since at low bandwidths it is less accurate than BER in that the receiver loses lock at a higher C/N than predicted by the estimator. Similarly, for FLLs operating at small loop bandwidths, it is found that normalized total frequency jitter is not a reliable metric for assessing loss of lock in weak signal or low C/N conditions. At small loop bandwidths, while total frequency jitter may indicate that a loop is still tracking, the Doppler estimates provided by the FLL will be biased.     

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。     

基于鉴相器的矢量跟踪环设计

基于鉴相器的矢量跟踪环是锁定导航卫星码和载波的一种跟踪算法,这种算法适合于在弱信号环境下进行跟踪。矢量环不仅充分利用信号跟踪和导航状态解算之间的内在耦合关系,而且每一通道中采用鉴相器和锁频环结合的方式,系统一步内完成信号跟踪和导航解算任务。反馈控制量NCO是由导航滤波器和环路内部滤波器共同产生。实验表明,矢量跟踪环具有快速重捕获特性,能够在弱信号的环境下运行,比起传统环路有更小的跟踪误差。     

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。     

基于UKF准开环结构的高动态载波跟踪环路

 对高动态环境下的全球卫星导航系统（GNSS）载波信号跟踪方法进行了研究。在分析高动态载波信号模型的基础上,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的准开环载波跟踪方法。此方法能够消除导航数据二进制相移键控(BPSK)调制的影响,并采用四维UKF相位估计模型提高跟踪精度,同时对估计值进行补偿以减少滤波器的滞后性。通过模拟接收机的高动态运动轨迹,从跟踪误差、跟踪结果和补偿效果3个方面,与基于卡尔曼滤波（KF）的锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)结构的传统跟踪方法进行比较,结果表明基于UKF的准开环跟踪方法能够有效地完成高动态环境下的载波跟踪。     

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。     

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。     

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。