美国提出GPS-Ⅲ全新计划

20 0 0年底 ,在欧盟 15国交通运输部长会议上没有批准“伽利略” (Galileo)计划 ,使 Galileo计划暂且搁浅。最近美国军方披露了全新的 GPS- 计划 ,该计划包含有增加卫星数目 ,改变星座方案 ,在 M码上提高发射功率 ,采用点波束发射信号等重大措施。这个决策将进一步威胁 Galileo计划 ,使其雪上加霜。在此世纪之交的数年内 ,由于俄罗斯财政上力不从心 ,无力发射替补卫星 ,因此使“全球导航卫星系统” (GL ONASS)败下阵来。目前只有数颗卫星 ,苟且渡日 ,以表示其尚不甘愿退出舞台。自从欧洲 Galileo计划出台以后 ,眼看将出现和 GPS分…     

软件GNSS信号模拟器架构与中频信号生成

软件GNSS(Global Navigation Satellite Systems)信号模拟器对于GNSS接收机的高效研发将做出重要贡献,因其结构灵活、开放性以及低成本.以GPS/Galileo组合系统为例,讨论了软件GNSS中频信号模拟器的架构,主要功能模块包括卫星星座仿真、接收机轨迹生成、传播通道特性仿真(包括电离层模型、对流层模型、多径模型等)、数字中频信号生成.在此基础上,着重阐述了数字中频信号生成模块的实现,功率谱图及分析结果验证了所生成的信号,包括GPS L1 C/A,Galileo E1 CBOC(Composite Binary Offset Carrier),Galileo E5a和E5b信号.     

GPS-Ⅲ计划点滴

由于卫星定位导航系统的全球市场角逐非常激烈 ,因此尽管俄罗斯财政如何力不从心 ,也要保存 GL ONASS系统 (那怕只有几颗卫星 ) ,不愿意退出舞台。欧洲 Galileo计划的出台 ,逼使美国新招频出 ,目的只在遏止 Galileo计划的实现 ,维护美国在导航定位上的垄断地位。因而 ,美国对 GPS采取了一系列开放措施 ,如施放第二民用信号(L2 ) ,增发第二民用频率 (L5 )及取消选择可用性 (SA)等等。GPS现代化近期计划曾不断更新 ,旨在适应美国国防部 (DOD)的导航战要求。在卫星升级方面 ,出现了 Block- A、 R、 F等卫星。其中包括提高星历自…     

星钟之殇——“伽利略”系统与“印度区域导航卫星系统”都面临重大难题

正进入2017年,发生了2件可能影响未来全球卫星导航领域发展的大事件,欧洲"伽利略"(Galileo)系统与"印度区域导航卫星系统"(IRNSS)先后发生大规模的星钟故障,6部氢钟、6部铷钟共12部星载原子钟先后发生故障,涉及5颗Galileo卫星、1颗IRNSS卫星等6颗卫星,其中1颗IRNSS卫星的3部铷钟全部发生故障,印度计划2017年下半年发射补充卫星;欧洲航天局(ESA)也将原计划于2017年8月进行的Galileo卫星发射暂时推迟到了11月。     

一种阵列天线逐通道相关在线标校法

由于发送端和接收端时钟的不一致性,导致低信噪比下阵列天线卫星移动通信的逐通道相关标校有很大的难度。在考虑易实现性和简易性基础上,提出了一种可以解决低信噪比下通道校正的多周期长时累积方法。该校准信号为由地面标校站产生的BPSK调制扩频信号,可以减少卫星设计的复杂度,且在不中断用户数据传输的基础上实现在线标校。该方法通过对接收信号打标、速率匹配等措施来解决收发时钟不一致导致的码偏和频偏问题。研究结果可以为阵列天线卫星通信技术提供支持。     

鲁棒的红外小目标视觉显著性检测方法

鲁棒的红外(IR)小目标检测是自动目标检测的关键技术,低信噪比条件下的红外小目标检测一直是业内研究热点.为了能有效地检测红外小目标,对红外小目标若干表观特征及其视觉显著性进行了分析,提出一种基于多尺度图像块统计序对比度(MOCIP)的红外小目标视觉显著性鲁棒检测方法,采用两步级联多尺度图像块统计序对比度算法抑制背景和噪声,提升目标强度,获得红外小目标显著性图,并利用自适应阈值实现目标检测.本文详细给出了红外小目标视觉显著性的检测算法,使用红外小目标图像对检测性能进行了实验验证,并与其他检测方法进行了对比.实验结果表明,所提出的方法能够在低信噪比条件下克服噪声和复杂背景的影响,有效地对红外小目标视觉显著性进行检测.      

一种低信噪比条件下的深空探测载波捕获算法

针对深空测控通信系统中,接收端收到的载波信号信噪比极低的特点,提出了一种时分复用的二维FFT载波捕获方法。该方法在降低资源消耗的情况下,能够有效实现低信噪比条件下的载波捕获。仿真实验表明,使用此种方法,能够在载噪比为17 dBHz的条件下,完成对载波频偏最大为100 kHz、载波频率变化率最大为100 Hz/s的载波信号的快速捕获,是一种兼顾性能和工程应用的捕获方法。     

X射线脉冲星动态信号处理方法研究

X射线脉冲星导航是一种基于X射线脉冲星观测的新型天文自主导航方法,脉冲星在轨动态信号处理技术一直是脉冲星导航的难点和重点,特别是低轨高动态条件下的信号处理比高轨低动态情况更加困难。针对动态信号处理中实测数据信噪比偏低的问题,提出了一种适用于低轨高动态情况的脉冲星动态信号处理方法,并对其原理进行了分析,建立了相关数学模型,并使用HXMT卫星和XPNAV-1卫星的实测数据验证了算法性能,实验结果表明:该方法有效提高了导航观测量处理精度。     

小波变换在大地回波噪声处理中的应用

基于小波变换的多尺度分辨特性,作者对连续信号、脉冲信号和宽平稳白噪声在小波域中不同分解尺度上的模极大值变化规律进行分析,根据它们的变化规律用Mallat快速算法设计出一套用于抑制低信噪比雷达回波中的干扰噪声、最大限度提纯真实回波信号的算法.仿真实验证明,该算法对抑制噪声作用明显,能较好地提纯雷达回波信号,这为低信噪比下雷达回波信号检测提供了一条有效途径.     

一种基于多重相敏解调算法的相位差测量新方法

研究了一种新的测量正弦信号相位差的方法,就是利用正弦信号的特殊性质,通过多次信号相敏解调运算,能够检测信噪比很低的两路正弦信号之间的相位差,分别讨论了信号的信噪比、取样点数、A/D的量化位数对测量结果的影响,并给出了具体的仿真结果。在低信噪比情况下与传统的互相关法进行比较,并给出实验数据,结果表明这种方法能有效地提取出被噪声严重污染的信号的相位差,而且算法简单,物理意义明确,精度可以满足工程的要求,具有检测能力强的优点,特别适合极低信噪比甚至负信噪比情况下的相位差的高精度测量。     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

利用GNSS反射信号载波测量湖面高度变化

给出一种利用导航卫星反射信号的载波相位测量光滑湖面高度变化的方法.首先建立载波相位观测方程,通过在直射与反射信号的观测量之间求单差,再在历元间求双差的方法,消除了大量误差并得到了直射与反射信号的几何路径差;然后根据各颗卫星的观测值和高度角等信息计算出湖面高度变化,并把各卫星得到的湖面高度度变化值进行加权平均以提高测量系统的精度和可靠性.仿真验证了方法在-15dB信噪比下达到了毫米级的测量精度.     

改进的小波阈值消噪法应用于超声信号处理

超声检测中回波信号信噪比低、易于被噪声淹没,小波变换是一种有效的提取缺陷回波的方法.建立了超声缺陷回波信号的数学模型,对基于小波变换的软、硬阈值消噪法作了改进,提出一种折中方法用于超声缺陷回波信号的去噪,同时以信噪比为目标函数对参数的选取也作了优化.仿真实验结果表明,改进方法非常适合用于超声信号的分析,能够很好地抑制噪声,它最大程度的发挥了小波软、硬阈值消噪法的优点,避免它们的缺点,使用该方法处理的信号相对于小波软、硬阈值消噪法在一定程度上改善了去噪的效果,提高了回波信号的信噪比.      

GPS/INS超紧组合载波跟踪环路最优带宽在线设计

在全球定位系统和惯性导航系统组成的超紧耦合系统中,卫星信号的跟踪性能直接取决于载波跟踪环路的带宽。为提高最优带宽的计算精度,在对惯导辅助下载波跟踪环路跟踪特性进行分析的基础上,详细推导了载波多普勒频率估计误差、多普勒频率变化率估计误差的计算方式,建立了惯导辅助下的环路跟踪误差模型;在实时估计跟踪载噪比的基础上,应用离散牛顿二阶梯度法迭代解算最优带宽,并进行实时调整。仿真结果表明,所设计最优带宽迭代解算方法的计算精度能够在11次迭代内达到99.6%,以此作为环路的带宽,能够在弱信号、辅助信息精度较低的情况下有效提高环路的跟踪精度。     

AWGN信道中一维调制与二维调制的信道容量

卫星通信和深空通信信道都可近似为加性高斯白噪声信道,所以研究这种信道中常用调制方式下的信道容量有重要意义.从香农信息论出发,推导出了一维调制和二维调制下的信道容量.在此基础上,阐明了在不同信噪比条件下应采用的调制方式,以及编码调制能够在不牺牲频谱利用率的前提下,得到编码增益的本质.讨论了无带宽约束下AM调制和PSK调制的香农限和在高信噪比条件下PSK的近似容量.     

GNSS geodetic techniques for time and frequency transfer applications

We performed an initial analysis of the pseudorange data of the GIOVE-B satellite, one of the two experimental Galileo satellites currently in operation, for time transfer.¹ For this specific aim, software was developed to process the GIOVE-B raw pseudoranges and broadcast navigation messages collected by the Galileo Experimental Sensor Stations (GESS) tracking network, yielding station clock phase errors with respect to the Experimental Galileo System Time (EGST). The software also allows processing the Global Positioning System (GPS) P1 and P2 pseudorange data with broadcast navigation message collected at the same stations to obtain the station clock phase errors with respect to the GPS system time (GPST). Differencing these solutions between stations provides two independent means of GNSS time transfer. We compared these time transfer results with Precise Point Positioning (PPP) method applied to GPS data in combined carrier-phase and pseudorange mode as well as in pseudorange-only mode to show their relative merits. The PPP solutions in combined carrier-phase and pseudorange mode showed the least instability of the methods tested herein at all scales, at few parts in 10¹⁵ at 1 day for the stations processed, following a tau^−½ interval dependency. Conversely, the PPP solutions in pseudorange-only mode are an order of magnitude worst (few parts in 10¹⁴ at 1 day for the stations processed) following a tau⁻¹ power-law, but slightly better than the single-satellite raw GPS time transfer solutions obtained using the developed software, since the PPP least-squares solution effectively averages the pseudorange noise. The pseudorange noise levels estimated from PPP pseudorange residuals and from clock solution comparisons are largely consistent, providing a validation of our software operation. The raw GIOVE-B time transfer, as implemented in this work, proves to be slightly better than single-satellite raw GPS satellite time transfer, at least in the medium term. However, one of the processed stations shows a combined GPS P1 and P2 pseudorange noise level at 2 m, a factor 2 worst than usually seen for geodetic receivers, so the GPS time transfer results may not be at their best for the cases processed. Over the short term, the GPS single-satellite time transfer instability outperforms the GIOVE-B by an order of magnitude at 1 s interval, which would be due to the different characteristics of the tracking loop filters for GPS P1 and P2 on one hand and the GIOVE-B signals on the other. Even at this preliminary stage and using an experimental satellite system, results show that the GIOVE-B (and hence Galileo) signals offer interesting perspectives for high precision time transfer between metrological laboratories.     

伪距噪声建模方法研究和分析

主要介绍从GPS原始数据中提取伪距噪声的方法,并利用MATLAB非线性拟合工具箱cftool中的参数逼近模型对提取出的伪距噪声建模,针对几种较好的建模结果进行数据回放和比较,确定最佳建模方案.建模结果可用于Galileo系统空间信号误差（signal-in-space error）的实时估计和用户完好性算法的研究.     

基于峭度熵与分层极限学习机的动量轮轴承故障诊断研究

动量轮是卫星姿态控制系统的关键部件,其可靠性直接关系到整星寿命与安全.作为动量轮的核心组件,轴承易于发生故障,且独特结构和复杂运行环境导致监测信号信噪比低,早期故障诊断困难.针对这种情况,对变分模态分解和峭度熵结合的特征提取方法进行研究,获得动量轮轴承监测信号中的微弱故障特征,并建立特征向量.引入分层极限学习机,对结构...     

星间相位干涉仪测角系统设计及精度分析

针对微小卫星编队飞行、星间组网等多星协同任务中的相对测角问题,提出了一种高精度的星间无线电测角系统。该系统的优势是在伪码测距系统的基础上增加两条相同的接收通道,对载波相位值采用相位干涉法得到高精度的星间相对角度值,可以在不增加额外软硬件开销的情况下完成实时性较好的高精度星间相对状态自主测量。从该系统的设计出发,对相位干涉仪测角系统进行了详细的精度分析,推导了链路中各个噪声源的传递函数和理论噪声水平,并搭建实物平台对角度测量精度的理论值和实测值进行比较。结果表明系统对本振相位噪声有抑制作用,热噪声是角度测量的最大噪声源,系统实际测角精度在强信号下可达1.4×10^-3度。