Adaptive Maximum Likelihood Receiver for Direct-Ranging Applications

Recent interest in direct-ranging navigation methods has prompted new research into practical receiver structures which provide improved signal processing. Maximum likelihood receivers are compared with conventional phase-locked receivers by theoretical and simulation methods as phase estimators based on signal measurements only. Signal-to-noise ratio (SNR) enhancement is examined and filter recommendations made. An adaptive maximum likelihood receiver is then developed which uses both signal measurements and a priori data to improve phase estimation accuracy. Simulation results indicate a 33.3 dB processing gain yielding a ranging error standard deviation of ±15 feet for zero dB received SNR. Nonadaptive and adaptive receivers are fabricated, flight tested, and experimental results reported.     

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。     

一种适合单频GPS动态求解整周模糊度的方法

对于高精度测量和导航,GPS载波相位整周模糊度的快速求解仍然是一个难点,尤其对于单频接收机。本文提出一种动态快速求解整周模糊度的方法,其基本思想先对系数阵进行QR分解,然后通过矩阵变换使模糊度参数和位置参数分离,从而降低矩阵的维数,满足实时动态求解的要求,最后应用LAMBDA方法搜索模糊度。为验证该算法,我们用单频GPS接收机进行了两种实验(静态和动态),利用本文方法解算,静态误差小于1．5cm,动态误差小于4cm。实验结果表明：对于动态用户,该方法是快速和有效的。该方法可应用于高精度的导航和定位。     

GPS软件接收机的捕获与跟踪算法

研究了GPS软件接收机的捕获与跟踪算法。分析了时域串行滑动相关捕获算法和频域基于FFT的并行相关捕获算法,设计了适合GPS软件接收机的并行算法,实现了对空中可见卫星的捕获。针对GPS信号的特点,设计了基于DLL与PLL相结合方法的GPS跟踪算法。利用实测中频信号对上述捕获与跟踪算法进行了验证分析,测试结果表明,基于FFT的并行相关捕获算法能够有效增强软件接收机的捕获能力,采用DLL与PLL相结合的方法能够实现对GPS信号的有效跟踪。     

Maximum Likelihood Elevation Angle Estimates of Radar Targets Using Subapertures

The maximum likelihood estimates of the elevation angles of two closely spaced targets within the beamwidth is considered. For an array divided into three subapertures, a simple, closed form solution is found whose accuracy compares favorably to the maximum likelihood estimate which uses all the individual elements. Simulation results are presented for the case of a radar target located over a smooth reflecting surface.     

高灵敏GPS接收机抗干扰特性研究

采用圆环阵列天线,利用最小规范算法和线性约束最小方差算法对弱GPS信号的干扰信号进行了抑制,并分别针对固定和可变天线阵元数目以及固定和可变干扰信号等多种情况进行了仿真和分析.GPS信号的功率电平假设为-175dBW,干扰信号的功率值在-100dBW～-140dBW范围内可变.仿真结果表明,圆环天线阵列能精确地判定干扰信号的来波方向,该方法能很好地改善对来波干扰信号的赋零深度.     

Approximate Maximum Likelihood Algorithm for Moving Source Localization Using TDOA and FDOA Measurements

 A closed-form approximate maximum likelihood (AML) algorithm for estimating the position and velocity of a moving source is proposed by utilizing the time difference of arrival (TDOA) and frequency difference of arrival (FDOA) measurements of a signal received at a number of receivers. The maximum likelihood (ML) technique is a powerful tool to solve this problem. But a direct approach that uses the ML estimator to solve the localization problem is exhaustive search in the solution space, and it is very computationally expensive, and prohibits real-time processing. On the basis of ML function, a closed-form approximate solution to the ML equations can be obtained, which can allow real-time implementation as well as global convergence. Simulation results show that the proposed estimator achieves better performance than the two-step weighted least squares (WLS) approach, which makes it possible to attain the Cram閞-Rao lower bound (CRLB) at a sufficiently high noise level before the threshold effect occurs.     

基于动态规划的低可观测目标检测与跟踪

动态规划算法用于检测与跟踪低可观测的运动目标,它是一种“检测置前跟踪”技术,在检测到目标的同时得到目标航迹。通过仿真,给出了动态规划算法的处理结果并分析了动态规划算法的性能。结果表明该算法在低信噪比时可以观察到较好的性能,但是当信噪比进一步下降时,其性能会迅速下降。     

8902A测量接收机检定高频电压表的实验研究

对８９０２Ａ测量接收机用作高频中,小电压标准进行了分析研究,介绍了一种检定超高频毫伏表的新方法,并给出了实验数据,对该标准装置的不确定度进行了分析。     

反推滑模控制在电磁耦合调速型风电机组中的应用研究

针对电磁耦合调速型风电机组的风能跟踪中存在的跟踪效果较差的问题,提出了一种基于反推滑模控制的最大风能跟踪控制算法。依据风力机运行特性和电磁耦合器的工作原理建立了电磁耦合调速型调速型风电机组的数学模型,阐述了在该风电机组中最优转矩控制的具体应用方法,并获得参考转矩。最后依据反推滑模控制原理设计分别应用于最大风能跟踪区恒转速区的转矩滑模反推控制器和转速滑模反推控制器,验证了系统的稳定性。与转矩反推控制和传统最优转矩控制相比,该方法能够快速准确地跟踪风速的变化,以最佳叶尖速比运行,更好地实现最大风能跟踪的目标。     

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。     

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。     

Global Gravity Field Recovery Using Solely GPS Tracking and Accelerometer Data from Champ

A new long-wavelength global gravity field model, called EIGEN-1, has been derived in a joint German-French effort from orbit perturbations of the CHAMP satellite, exploiting CHAMP-GPS satellite-to-satellite tracking and on-board accelerometer data over a three months time span. For the first time it becomes possible to recover the gravity field from one satellite only. Thanks to CHAMP'S tailored orbit characteristics and dedicated instrumentation, providing continuous tracking and on-orbit measurements of non-gravitational satellite accelerations, the three months CHAMP-only solution provides the geoid and gravity with an accuracy of 20 cm and 1 mgal, respectively, at a half wavelength resolution of 550 km, which is already an improvement by a factor of two compared to any pre-CHAMP satellite-only gravity field model. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

高频接收机混频前置中频放大器组合的国产化研究

为实现引进装备高频接收机混频前置中频放大器组合的国产化功能替换,提出了一种基于逆向工程方法和信号处理技术的新思路。通过剖析原混频前中组合的组成、工作原理及性能指标,对其进行反设计。目前,国产化混频前中组合已用于装备的维护保障,能够满足引进装备的正常使用要求。     

高动态GPS卫星信号模拟器电离层延迟误差模拟方法研究

电离层延迟误差是GPS测量中非常重要的一项误差源，也是高动态GPS卫星信号模拟器要解决的一项关键技术。电离层延迟误差与目标的空间位置有关，在分析地面用户和空问用户不同电离层延迟误差修正方法的基础上，研究了卫星信号模拟器电离层延迟误差产生的途径，并给出了相应的数学模型，解决了不同应用环境下导航电8个电离层修正参数的计算问题，通过仿真计算，验证了本所提出的电离层延迟计算模型的正确性。     

利用天线端口传导法评估机载接收机对强电磁环境的适应性

提出一种利用天线端口耦合传导信号来评估飞机射频接收机在遇到强电磁干扰环境的适应性。该方法在理论分析与实际测试相结合的基础上,通过对方法原理、天线耦合功率测试方法、天线端口传导敏感度测试方法等主要内容的分析和阐述,证明本方法是正确、简便的,是适用设备研制阶段评估抗高强度阻塞干扰的方法。     

星载双频GPS相位历元差缩减动力学定轨(英文)

研究了星载双频GPS相位历元差缩减动力学定轨方法,该方法既克服了相位历元差运动学方法在观测几何较差或数据不足情况下无法应用的缺点,又避免了相位非差动力学方法易受周跳和模糊度影响的缺点。历元差方法对相位周跳的影响不敏感,因此能够降低相位数据预处理中周跳探测的难度。在模型求解过程中,解决了高维矩阵的计算问题,将长弧段观测数据分成若干短弧段,相邻两个短弧段的连接处不做差分,仅在每个短弧段内部进行历元间差分处理。通过对GRACE卫星进行试算,并与GFZ事后科学轨道进行比较,结果表明相位历元差缩减动力学定轨精度在径向、沿迹方向和轨道法向分别可达1.92cm、3.83cm和3.80cm,三维位置精度可达5.76cm,该方法与相位非差缩减动力学定轨精度相当。     

一种高动态低信噪比下载波快速捕获跟踪方法

针对高动态、低信噪比的接收信号,首先对整个多普勒频率范围进行分段,并在每一段内利用本地产生的带有多普勒频率变化率的复信号来抵消接收信号中多普勒频率变化率的影响,然后在每一段内利用FFT（FastFourierTransform,快速傅里叶变换）进行载波频率并行捕获,从而同时完成载波多普勒频率及其变化率的初步估计。利用载波多普勒频率及其变化率估计信息辅助锁频环快速入锁,进而利用锁频环辅助三阶锁相环完成载波信号的锁频锁相跟踪。使用这种方法,可以快速获取信号的多普勒频率及其变化率信息,并且在极短时间内完成载波的稳定跟踪,使接收设备具备快速捕获跟踪大动态弱信号的能力。     

高频动载叠加静载型电液加载系统优化设计

针对直升机操纵助力器工作时高频动载叠加静载气动载荷扰动的特点,设计了模拟高频动载叠加静载的电液加载系统对助力器进行加载.采用静载与高频正弦动载叠加的液压加载系统对助力器进行仿真.建立了电液加载系统的数学模型,在编制的操纵谱和加载谱条件下进行了系统的负载轨迹分析,得到了负载轨迹的解析表达式,进一步得到负载轨迹区域的外包络线的解析表达式.按照加载系统动力机构负载最佳匹配原则的优化设计方法,通过特征点组合并结合实际加载需求进行了液压动力机构参数的优化设计.