长椭圆球波函数在卫星导航中的应用研究

卫星导航信号的码片波形是影响系统跟踪精度和抗多径干扰性能的重要因素。首次提出将时域上集中分布同时在频域上能量聚集性最佳的长椭球波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)作为导航信号码片波形,并对比分析了相同码速率和带宽限制下的PSWF码片波形和二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制码片波形的跟踪和抗多径性能。结果表明:在合适的带宽范围内,PSWF码片波形具有和带限BOC调制码片波形结构相似的相关函数和功率谱密度;PSWF码片波形在跟踪精度和抗多径干扰方面整体上优于带限BOC调制码片波形。综合分析,PSWF码片波形具备较好的导航性能,可作为我国卫星导航信号波形设计的一种新选择。     

高功率放大器和带宽对恒包络导航信号的影响分析

随着GPS导航系统的现代化、伽利略和北斗导航系统的发展,为了提高频谱利用率,往往需要在一个频点上发射多路导航信号。非恒包络信号通过非线性放大器后,放大器的AM/PM效应会使导航信号的功率谱扩展,伪码相关函数畸变,造成跟踪精度的恶化。因此,多路导航信号的复合要进行恒包络处理,然而有限的带宽会使导航信号的恒包络特性恶化。首先建立导航信号非线性失真的一般模型,分析放大器非线性效应造成的星座图发散、功率损失与伪码跟踪误差;然后以伽利略系统信号为例,通过仿真给出伪码跟踪误差、功率损失与滤波器带宽、放大器功率输出回退之间的定量关系。研究结果对实际工程中导航信号带宽、放大器工作点的选取有重要的参考价值,对我国导航系统下行信号体制的设计有一定的借鉴意义。     

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。
     

基于循环谱的隐蔽通信性能分析

研究了基于扩频技术的隐蔽通信波形设计,采用大信号掩盖技术和跳码扩频技术,其中大信号和隐蔽信号分别以直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)和随机跳码扩频方式产生。对DSSS信号和随机跳码扩频信号的二阶循环平稳特性进行了理论分析,并通过仿真证明了循环平稳特性可用于隐蔽通信波形循环谱分析。首先,理论分析揭示DSSS信号的循环谱在与数据符号速率和码片速率相关的循环频率上,具有由信号的循环平稳性所产生的一系列特征峰值;然而,在随机跳码直扩信号中,扩频码带来的循环平稳性被破坏,导致其循环谱仅在与码片速率相关的循环频率上存在特征峰值;最后,利用循环平稳特性,结合判决门限进行隐蔽信号检测的仿真和分析。     

BOC调制信号的特性分析

二进制偏移载波(BOC)调制是GPS现代化后采用的新军用信号(即M码信号)的调制方式, 其设计灵活性和可变性在导航战中是非常重要的.推导并分析了不同形式BOC信号的自相关函数、功率谱、循环谱和循环谱包络切面特性,分析结果对下一步BOC信号的参数估计和模式识别具有参考价值.     

基于弹道轨迹的陆基导航定向波束定位技术

陆基导航系统应用于弹道导弹组合导航时,将定向波束技术引入到导航过程中,基于标准弹道轨迹计算得到实时变化的定向波束中心方向,并基于干扰弹道讨论了波束宽度的取值范围.该技术避免了广播式通信体制下使用全向天线发射时信号功率较低的问题和问答式通信体制下容易暴露导弹位置的问题,在确保导航精度的同时,提高了陆基导航系统和导弹武器系统的抗干扰能力和生存能力.     

针对卫星导航接收机的欺骗干扰研究

针对卫星导航接收机的欺骗干扰是一种能以较低功率实现有效干扰的相关干扰技术。目前公开的文献均只定性地说明可以通过较高的欺骗信号功率牵引目标接收机跟踪环路,但并未进行精确的定量分析。为解决欺骗干扰在实际应用中的功率控制问题,本文通过建立接收机跟踪模型,理论分析了欺骗信号对接收机实现成功牵引所需满足的信号功率条件。最后通过软件接收机仿真和实际导航接收机实验,验证了理论分析的正确性。     

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。     

全球导航卫星系统互干扰评估分析及启示

介绍全球导航卫星系统(GNSS)信号互干扰问题的现状,总结卫星导航系统互干扰评估测试的两种方法,即多径误差评估方法和载噪比评估方法的基本理论和研究现状,结合卫星导航系统的发展需求,对比提出了方法之间的局限性。针对我国卫星导航系统的发展情况,提出基于频谱隔离系数的等效载噪比方法作为卫星导航系统信号互干扰评估方法,以及相关的发展建议。     

基于MSK的数字化解调解扩设计及FPGA实现

介绍了导航系统中语音通信的全数字解扩解调器技术;根据系统中信号的特点和实际应用要求,提出了一种合理的数字化MSK扩频信号的解调解扩方法;采用FPGA实现了一个码片速率为5MHz的MSK解扩解调器;实验结果证明该系统解扩解调性能较好.     

扩频通信系统中窄带干扰抑制技术的研究

提出一种基于小波包变换抑制窄带干扰的简化方法,利用直接序列扩频信号的功率谱密度分布特点和能量聚集度准则,快速、有效地跟踪输入信号频谱的变化,从而对扩频信号中的干扰进行快速定位;通过自适应改变权系数的方法实现对强、弱窄带干扰的分别抑制。仿真结果表明,这种自适应干扰抑制法既可以有效地清除快速时变的强窄带干扰,又可在处理其他类型干扰时避免或减小有用信息的损失,从而大大提高了直接序列扩频系统在复杂干扰情况下的抗干扰性能。     

一种新的干扰样式在高空飞行器干扰机中的应用

对雷达的有源干扰技术进行了研究,针对高空飞行器干扰机功率小的特点提出了一种基于噪声卷积调制的间歇采样转发干扰技术。仿真分析结果表明:此干扰技术产生的干扰信号和雷达信号具有较强的相干性,干扰信号的能量可以进入雷达接收机,提高了干扰信号功率利用率;合理的噪声调制信号可以对脉冲压缩雷达进行欺骗干扰或压制干扰,有利于提高高空飞行器的突防概率。     

扩频m序列发生器提高速率的方法

直接扩频系统中，在基带信息数据流的码速率较高时，为保证一定的扩频增益，必须采用高速扩频伪码。由于反馈器件的限制，高速伪码不能采用单独依赖提高时钟频率的方法。该文从线性反馈移位寄存器（ＬＦＳＲ）的特征方程和ｍ序列抽样原理两方面推导出将ｍ序列扩频伪码发生器码速率提高２ｌ（ｌ＝１，２，…，２ｌ＜ｎ，ｎ为寄存器级数）倍的方法，从而确保提高扩频增益和抗干扰能力。     

MBOC数字中频调制的FPGA实现

MBOC（6，1，1／11）调制是Compass系统与GPS和Galileo系统互操作的信号调制方式。文章采用FPGA实现了MBOC的数字中频调制，通过将FPGA实现的数据与Matlab仿真数据做比对，分析了由于量化带来的信号波形的幅度、功率谱密度和自相关函数等方面的误差。结果表明，采用14位量化时带来的误差很小，可以满足导航信号的设计要求。     

导航信号生成互复用技术研究

随着GNSS(全球导航卫星系统)的发展,需要在一个频段上发射多路导航信号,以提高频谱利用率.多路信号的线性叠加其包络是非恒定的,在通过高功率放大器时会产生AM/PM失真,从而引入定位误差.为了使多路复用后的信号保持包络的恒定,伽利略和GPS系统分别提出了互复用和CASM恒包络处理方法,并已经应用在其试验卫星上.对互复用技术进行了分析研究,得出了信号功率效率与功率分配之间的关系,并给出了功率效率最大化的功率配置方式和功率效率的下限.研究对GNSS中多路信号复用的恒包络处理有重要的指导意义.     

扩频谱相关自适应滤波技术的研究

被高速伪随机码调制的扩频信号,其伪随机码是具有随机编码信号特征的周期信号。所以,扩频信号应被建模为周期信号(循环平稳信号)。循环平稳信号与其信号的频移副本之间具有很强的谱相关性,充分利用这种谱相关性可以实现对窄带和宽带干扰的抑制。基于循环平稳理论和自适应滤波理论,提出了一种基于改进的LMS算法的扩频信号谱相关自适应滤波技术。这种变步长的谱相关自适应LMS滤波器能实现对窄带和宽带干扰的抑制,仿真结果证明了其有效性。