低轨卫星多普勒频移特性的快速计算

地面站利用低轨卫星进行通信时,地面接收站接收信号存在明显的多普勒频移现象。为描述多普勒频移特性,首先分析卫星轨道偏心率对多普勒特性曲线的影响,分析表明：轨道偏心率越大,地面站接收信号多普勒变化率越大。其次,推导了卫星多普勒频移的计算表达式,并讨论了低轨卫星多普勒频移特性曲线的快速计算。仿真计算结果表明,该算法可以很好地描述任意低轨道卫星多普勒频移特性,并明显缩短了精确算法的计算时间,对于10 000km轨道高度卫星,算法置信度可达99%以上。     

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。     

高动态信号模拟器中的多普勒模拟算法

 为了测试卫星定位系统接收机的性能,须用信号模拟器来模拟各种条件下真实的卫星发射信号。卫星信号模拟器由软件、硬件和上位机三部分组成。系统主要包含目标运动轨迹计算、误差计算、导航电文生成及信号调制发射等功能模块。中频信号处理中的多普勒频移模拟是高动态卫星信号模拟器要解决的一项关键技术。为此,提出了一种全相参的多普勒模拟算法,基于真实的高动态运动模型解算出伪码和载波的频率字,在现场可编程门阵列（FPGA）中通过数控振荡器(NCO)设计产生真实的动态卫星信号。通过实际测试并与理论数据进行了比对验证,模拟出的动态特性与真实卫星信号的多普勒特性一致。     

基于通用无线电外设的北斗信号仿真系统

研究了基于通用软件无线电外设(USRP)的北斗信号仿真系统。给出了北斗卫星电文的生成方式,使用Matlab读取星历信息并定义编码产生北斗卫星信号,并利用USRP实现北斗卫星电文的调制发射,利用接收机对该信号进行捕获接收,并对信号附加的多普勒频移进行仿真。最后通过接收机对仿真系统产生的信号进行接收验证。通过此仿真系统可更直观地研究北斗卫星信号,对研究北斗卫星导航系统具有一定的参考意义。     

弹道辅助的弹载接收机伪卫星信号快速捕获方案

 为实现导航式弹道修正弹在高动态环境下对导航信号的快速捕获且摆脱全球定位系统(GPS)的限制,提出了一个完整的基于伪卫星区域定位系统的弹载接收机信号快速捕获方案。首先利用期望弹道辅助获得多普勒频移初始值以缩小多普勒频移搜索范围,然后采用改进的搜索策略进一步减小多普勒频移搜索时间,最后利用三次样条插值法处理相关谱谱峰及邻近采样点的数据以提高低频采样下粗捕获(C/A)码相位的测量精度。算法分析及仿真结果表明,所提方案能有效缩短多普勒频移搜索时间,提高PN码相位测量精度。     

高轨环境下BDS弱信号跟踪技术研究

针对高轨接收机需要接收来自地球对面的导航卫星信号而导致接收功率过低,且存在较大多普勒频移和多普勒频移变化率的问题,对适用于高轨导航接收机的BDS("北斗"系统)信号跟踪技术进行研究。通过STK(卫星开发工具包)建立仿真场景对HEO(大椭圆轨道)接收导航信号特性分析,根据仿真指标重新设计了弱信号跟踪环路结构以及对应的跟踪流程,并特别针对BDS B1I跟踪中存在的NH(Neumann-Hoffman)编码问题,提出滑动相关法去除NH码的方式,来延长预检积分时间。仿真表明,通过1ms稳定跟踪之后,采用滑动相关法去除NH码,将环路预检积分时间延长至20ms,跟踪环路能够成功跟踪高轨环境下C/N0=26dBHz的低信噪比BDS B1I信号,满足导航应用需求。     

短波地空通信多普勒频移对DTMF信号解码影响

DTMF信号具有优良的抗干扰性能和一定的抗多普勒频移的能力,广泛应用于语音信道的低速数据通信。文中分析了地-空短波通信的多普勒频移、基于Goertzel算法的DTMF信号解码基本原理和基本过程;在语音噪声背景下,基于Goertzel算法,解算了16个频点的信号幅值,对地—空短波通信的多普勒频移对DTMF信号解码性能的影响进行了仿真,得出了在语音和多普勒频移干扰的背景下,信噪比高于9dB时,基本可实现DTMF信号的高可靠检测的结论。     

导航辅助下基于LAS码的天基多目标测控

中继卫星的天基测控是解决中低轨道航天器大范围、长时间、多目标测控的有效途径,但用户星到中继卫星的时延误差、多普勒频移校正误差等参数会对多目标测控带来干扰。针对该问题,首先分析了定位误差引起的时延误差、多普勒频移校正误差等因素,设计了天基多目标前向链路遥控SMA(S-band Multiple Access,S频段多址)信号形式和反向遥测链路SMA信号形式,选择与时延校正误差相匹配的LAS(Large Area Synchronous,大区域同步)码作为反向遥测信息的扩频码,建立了导航辅助的终端时延和频率预校正方案模型,可以有效消除多用户干扰。仿真表明,当Eb/N0≥10.5dB时,前向遥控信息误码率pe≤1×10~(-6),反向遥测信息误码率pe≤1×10~(-6),使用LAS码比Gold序列约有2dB性能改善,为基于我国天链卫星的中低轨道卫星稳定运行、载人航天交会对接以及后续空间站建设等任务的测控提供重要参考。     

月球探测器与地球轨道卫星测控通信干扰分析

对月球探测器的测控通信,通信距离遥远,信号空间损耗大,地面站接收机灵敏度高,因此更易受到外来信号干扰的影响。本文根据卫星网络间同频干扰计算方法,分析月球探测器测控通信下行链路受地球轨道卫星发射信号的干扰问题,主要包括月球探测器受地球静止轨道卫星（GEO）和地球非静止轨道卫星（NGSO）的干扰分析。在此基础上实现了仿真,计算其受干扰的可能性。     

星载AIS收发机的关键技术初探

研究了现有的VHF频段的船用自动识别系统在超小或微型卫星应用中的若干关键技术。阐述了大气层、降雨、多径失真、多普勒频移对星载AIS通信的影响,接收到的星载AIS信号的载噪比以及星上天线的设计等。研究结果表明,多普勒频移对于星载AIS通信的影响是最主要的,而大气和气侯情况对星载AIS通信的影响则较小。     

辅助信息法消除宽带航空移动通信中的多普勒频移干扰研究

提出了一种利用辅助信息消除多普勒频移、减小子载波间干扰(ICI)、降低误码率的方法,即信息辅助抗多普勒频移方法(IAADO)。飞机利用自身配置的导航系统、监视等多种信息系统,可以实时或准实时地获得自身和周围飞机及地面站的位置、运动状态等信息,从而计算出接收信号的多普勒频移,并在此基础上采取频率补偿措施来消除多普勒频移在OFDM系统中产生的ICI。仿真结果表明,基于辅助信息的IAADO方法有效地解决了航空宽带移动通信中多普勒效应造成的强ICI干扰问题,提高了高速移动航路环境下的通信性能,IAADO和信道估计(导频点LS估计、线性插值)的联合使用可以进一步增强终端区环境下的通信性能。     

舰载机-航母间径向距离的多普勒测量

通过对多普勒频移方程进行角度变换,并利用在下滑视角和坐标变量之间的对应关系导出了在三个站点的径向距离之间的递推关系.在此基础上,进一步利用固有的几何关系,即能由任一瞬间所测得的多普勒频移值,得到舰载机-航之间径向距离的解析解.随后进行的误差分析表明基于多普勒频移测距可以实现分米级的测量精度.     

日本“月神”月球探测器

今年9月14日,日本"月神"(也被称为"辉夜姬")月球探测器发射升空,成为了亚洲探月的领跑者。与其他国家的单一月球探测器相比,"月神"最大的特点就是携带了两颗子卫星:甚长基线干涉测量无线电(VRAD)子卫星和中继子卫星。VRAD 子卫星主要用来协助主卫星绘制月球重力场分布图,通过使用多普勒测距仪来测量主卫星轨道随着下方月球表面密度波动而产生的变化。当主卫星在月球背     

高码率导航电文引起的跟踪环路失锁及其解决方法

卫星信号的多普勒频移会引起导航数据跳变点在1ms中频采样数据中的相对位置发生滑动,当跳变点处于采样数据段的中间位置时,相关器输出接近于零,造成环路失锁。本文在详细分析这一问题的基础上,针对“北斗II”信号提出了一种改进的环路跟踪方法。新方法通过在连续的两段1ms数据中找出不包含数据位跳变点的数据段,将该段数据的鉴相结果用于2ms环路更新。仿真和GNSS模拟器的实验验证了该方法的有效性。     

问与答

白杨-M问:1、什么是脉冲多普勒雷达?答:脉冲多普勒雷达就是工作在脉冲波形下的一种多普勒雷达,其工作原理是对脉冲列信号进行频谱分析,并对其单根谱线进行滤波,以测得目标的径向速度和距离。与一般时域检测的脉冲体制雷达不同之处是,脉冲多普勒雷达是频域检测,对回波脉冲列进行频谱分析,利用运动目标的回波信号具有多普勒频移的特点,将     

基于频移递推的机载单站无源测距

在机载站飞行方向前方某一距离处的多普勒频移能够通过递推计算的方法由站点当前位置处的相位测量结果而被直接确定。进一步利用频移和角度之间的变换,由多普勒频移的虚拟递推值即可求得载机飞行路线前方虚拟距离处的目标方位,由此就可在机载单站平台上通过三角定位法,实现仅基于相差测量的无源测距。     

机载站对辐射源中心频率的测频计算法

在机载探测站匀速等距移动的条件下,通过综合利用速度矢量方程、多普勒频移及变化率关系,给出了一个利用测频技术解算辐射信号中心频率的公式。所提出的方法将有助于执行远距侦察任务但装备简陋的载机提高无源定位系统的测量精确度,并为仅基于测频技术的无源定位奠定了基础。     

基于角度变化率的机载多普勒直接测距方法

基于角度变化率与多普勒频差之间的关系,提出了一种机载单基线多普勒测距方法,该方法将前置角的正弦变化率引入多普勒频移方程,借助于微分变形所产生的角速度参量就能获得被测目标的距离。模拟分析验证了所导出公式的正确性,同时还分析证明了基于角度变化率的直接测距方法和基于多普勒频移变化率的直接测距方法等效,并基于频率分辨率,给出了...     

基于极大似然估计器的GNSS矢量跟踪算法

矢量跟踪是一种将全球导航卫星系统(GNSS)接收机的信号跟踪与导航解算融为一体的跟踪算法。传统的基于矢量延迟/频率锁定环(VDFLL)的跟踪算法普遍采用延迟锁定环(DLL)和锁频环(FLL)鉴别器计算伪距和伪距率偏差观测量,由于锁频环鉴别器存在近似误差和一步延迟效应,在高动态环境下容易造成环路失锁。从直接估计卫星信号特征参数的角度出发,基于中频信号模型构建码相位和载波多普勒的极大似然代价函数,采用非迭代估计算法得到各通道码相位和多普勒频移的估计偏差,转换为卡尔曼滤波器的观测矢量,提出一种基于极大似然估计器(MLE)的矢量跟踪算法。理论分析和仿真结果表明:新算法结合了极大似然估计和矢量跟踪的优点,克服了FLL的延迟效应,与基于VDFLL的矢量环路相比,高动态环境下的跟踪稳定性更好,可以对被遮挡的卫星保持持续的跟踪。     

一种改进的FMCW SAR RD成像算法

FMCWSAR将调频连续波与合成孔径成像技术结合于一体,是一种新近被提出来的成像雷达体制,它以其体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点,引起越来越多的关注。然而,在FMCWSAR系统中,雷达连续不断地发射信号,调制信号周期相对较长,停一走（STOP AND GO）近似不再成立,所以要用合适的算法来实现成像。针对FMCW SAR的特点,详细推导了停一走近似失效时FMCW SAR的信号模型及处理过程,提出了一种改进的RD算法。此方法是通过补偿连续运动引入的多普勒频移,消除连续运动的影响。