一种适用于大频偏和低信噪比条件的频率估计器研究

为了实现对大频偏和低信噪比条件下信号载波频率快速估计,在比较现有常用估计器基础上,提出一种改进频率估计方案,可以将估计器估计范围提高到数据速率的一半而噪声性能接近MCRB下界。通过仿真和硬件实现,验证了改进频率估计器对大频偏和低信噪比的适用性。
     

一种基于加权最小二乘载频估计的单星定位算法

随着现代电子信息技术的发展,卫星无源侦查定位技术被广泛应用,由于成本低廉,实现简单,单星定位技术脱颖而出.在单星定位技术中,载频估计的精度决定定位性能的优劣.硬件法测量载频成本较高,设计复杂,已有的软件测频方法迭代运算量大,且载频估计精度低,因此文章改进传统最小二乘测频方法,提出一种基于加权最小二乘载频估计的单星定位算法,对测频模型加权处理,消除异方差性质,使得载频估计精度提高27.20％,定位误差有效减小.此外,针对卫星轨道环境,分析了信号载频、信号时长等因素对定位结果的影响,可以从这几个方面设计特定的卫星轨道和通信信号,为提高定位精度提供新的思路.     

GPS信号的码相位与多普勒频率联合捕获

分析了PMF FFT码捕获算法在不同频偏下的性能,针对其频率估计精度较低引起的部分频偏下的检测性能下降,提出了一种改进的码相位与多普勒频偏联合捕获方法。首先基于部分匹配滤波(PMF)相关算法得到一组匹配滤波输出;然后在PMF FFT算法基础上提出了一种利用FFT幅度差求解的低复杂度高精度迭代频偏估计算法,并利用此高精度的频率估计值补偿PMF输出,进行相干检测,从而在提高频率估计精度的同时提高了信号的检测概率,实现了高精度的频率估计与码相位捕获的联合处理。仿真结果表明检测算法可以有效改善频偏估计精度,提升检测概率,并且具有极低的复杂度。     

冲击噪声背景下基于遗传算法的正弦信号参数估计

冲击噪声的存在会导致常用的基于FFT、二阶矩或高阶矩正弦信号参数估计计算的退化,甚至出现错误。文章针对冲击噪声背景,提出了一种改进的遗传算法用于多分量正弦信号的参数估计。改进的算法采用了自适应最优保持、两点交叉和大变异操作等优化策略;同时优化了操作流程,采用逐个估计的步骤,大大简化了计算。仿真结果证明了该方法优于传统的最小二乘法,可较准确地估计多个正弦信号的参数。     

基于SPWD多载波频率估计算法的改进

针对目前提出的多载波估计算法存在的速度与精度的问题,基于模糊控制理论,改进和完善了多载波信号载频估计算法.通过对多载波时隙ALOHA网络真实卫星信号的载频频点提取,验证了该改进算法的时效性.     

一种低信噪比下MPSK的载波频率同步方法研究

针对卫星通信中常用的多进制相移键控调制(MPSK)信号,在无导频数据且不考虑编码辅助条件下,对一种低信噪比、大频偏的联合载波频率估计方法进行了研究。将FFT频谱细化方法与Fitz法进行联合设计并优化,先用FFT频偏估计细化算法粗略估计频偏,使之处于Fitz的范围内,再用Fitz法对经一次补偿的信号进行精细估计,将二次补偿后的信号送二阶锁相环路实现载波同步,并对频偏补偿环路在低信噪比下的稳定性进行设计和优化,给出了优化流程。在Matlab/Simulink仿真平台上对8PSK信号进行仿真,验证了算法可实现在宽带范围内8PSK调制信号的载波频率同步,且同步门限降至6dB。     

遥测系统的多普勒频偏盲估计

提出一种适应于在加性高斯白噪声信道(AWGN)下遥测系统的多普勒频偏盲估计算法。针对不同调制方式和波特率的遥测信号在较大频偏范围内对多普勒频偏进行估计,对算法具体实现时参数的选择及影响频偏估计精度的因素进行分析。     

微弱GPS信号精捕获算法

为了解决微弱GPS信号比特/二次编码（Neumann\|Hoffman码）的同步以及频偏精细估计等问题,本文提出了对相关器输出数据进行精捕获的算法。通过对相关器输出数据进行二次变频,对不同频点的信号进行比特/二次编码位置的搜索,从而实现弱信号条件下比特/NH码的同步以及频偏的精捕获。精捕获后,使用频偏补偿后的数据进行频偏的再次精细估计。经过理论推导和仿真验证,在C/N0不低于20dB/Hz时,用1299个相关器输出数据进行精捕获时就有95%以上的检测概率,说明本方法适用于微弱GPS信号条件下比特/NH码的同步和频偏精细估计问题。
     

频偏校准技术研究

对用频谱仪测定调频指数和频偏的近载频比值法（CFSR）进行了研究。给出了方法的基本原理、测量误差、不同频偏指数适用范围,以及测量不准确度。讨论了大频偏指数时的调制频谱替代法（FMSS）。     

一种基于全相位预处理的PMF-FFT改进算法

高动态条件下扩频信号的捕获常采用基于FFT的部分匹配滤波(PMF-FFT)捕获算法,但此算法存在频谱泄漏和多普勒频偏估计误差大的问题。通过全相位预处理的方法对PMF-FFT算法做出改进,提出了PMF-apFFT/FFT捕获算法。一方面,所提算法能够利用全相位FFT(apFFT)算法抑制PMF-FFT算法存在的频谱泄漏;另一方面,算法利用FFT运算结果辅助PMF-apFFT支路对多普勒频偏估计值进行校正,提高了频率估计精度。理论分析和仿真结果表明,PMF-apFFT/FFT捕获算法能够有效抑制PMF-FFT算法中由FFT运算带来的频谱泄漏,且多普勒频偏估计精度有显著提高。     

高动态下基于DMF的伪码捕获频差估计研究

基于数字匹配滤波器（DMF）的PN码捕获电路具有较快的捕获速度,但其输出主相关峰值对频差较为敏感。为了消除频差对捕获性能的影响,文章提出了一种基于FFT的频差估计算法。首先构造一个载波频差的希尔波特复矢量,然后对其进行快速傅里叶变换。该算法能够精确检测出载波频偏的绝对值大小和方向,可以有效地改善大频差下的伪码捕获性能。     

一种大频偏抗边带错锁的数字锁相环设计

在小卫星遥测系统中,地面站接收信号伴随着大多普勒频偏,副载波会落入主载波的多普勒频偏的范围之内,数字锁相环对主载波的跟踪必须避免边带错锁。提出一种新的数字锁相环结构,通过频谱分析辅助,初始频差和环路带宽被减小,副载波不会落入环路带宽之内;在环路中采用cic低通滤波下抽样滤除副载波分量,副载波对锁相环的影响得以消除。仿真结果表明,该锁相环在大频偏情况下能够很好地消除边带错锁。在实际的地面站遥测接收机中,该锁相环也能够很好地工作。     

伪码-线性调频复合信号的参数估计

针对伪码随机二相编码-线性调频复合信号的参数估计问题,提出了基于解线调与相位差分的盲估计方法。首先对信号进行平方,消除相位调制,然后用解线调估计出调频斜率,用重构的线性调频信号消除复合信号中的线性调频成分,用平滑的功率谱估计出起始频率,最后采用改进的相位差分进行码元宽度的估计与伪码序列的恢复。仿真结果验证了方法的有效性。     

基于调频连续波信号的双基地ISAR成像研究

在将调频连续波(FMCW)信号应用于双基地ISAR的成像过程中,针对应用FMCW信号在回波信号中产生距离快时间和方位慢时间耦合项的问题,提出了应用离散多项式相位变换的方法进行组合参量估计,通过估计出的组合参量构造补偿函数对回波信号进行相位补偿,消除了一次耦合项产生的固定频偏和二次耦合项引起的主瓣展宽,对补偿后的回波信号应用距离多普勒算法可获得清晰的目标二维像,通过仿真表明：所述的补偿算法能有效改善应用FMCW信号而产生的目标像散焦现象,获得聚焦良好的点目标像。     

左边带本振SNYFR接收的LFM信号参数估计算法

同步Nyquist折叠接收机（SNYFR）利用双片模数转换器同时完成多Nyquist区域内的宽频段信号采集,为一种新型侦察接收机结构,在SNYFR结构上提出了线性调频（LFM）信号的参数估计算法。首先从频谱关于采样率对称的本振信号出发,指出其Nyquist区域在某些条件下不存在;其次提出了Nyquist区域存在的左边带本振SNYFR;以正弦调频本振信号调制频率为频率抽取因子进行序列构造,并以此序列估计Nyquist区域;最后在区域估计的基础上,得到欠采样的LFM信号,并完成参数估计。仿真表明,LFM参数估计精度在信噪比优于10dB时均已接近克拉美-罗下限。     

无人船数据链SC-FDE突发信号载波同步方法

设计了一种适用于无人船组网数据链的SC-FDE突发通信时隙的帧结构,通过计算前导序列和独特字(UW)序列的自相关函数,调整差分相关长度,提出一种适用于多模式帧结构的载波同步方法。最后,通过仿真评估了所提出算法在不同条件下的有效频偏估计范围、频偏估计精度等性能,为算法工程实现的主要设计参数提供参考。     

基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法

旋转运动是航天领域中最为常见的微运动,如卫星天线转动、弹道导弹自旋运动等。旋转目标的微多普勒特征对雷达目标识别具有重大影响。针对旋转目标不同散射点的微多普勒频率相互重叠、难以提取的问题,提出了基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法。由点散射模型得到旋转目标的微多普勒信号解析形式。考虑到旋转目标微多普勒信号具有正弦频率调制特征,构造了基于正弦模型的参数化解调算子,优化微多普勒频率参数,使解调信号在载波频率处的频谱值达到最大。为了估计多个散射点的微多普勒频率参数,提出了参数迭代估计方法,在每次迭代中只估计当前最强散射点的微多普勒参数,将相应信号分量从原始信号中剔除,消除对后续分量估计结果的影响。仿真和实验结果表明:基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法与传统时频峰值检测方法相比,能更精确地提取相互交叉的旋转目标微多普勒频率,为最终实现雷达空间目标识别提供了理论基础,能应用于卫星天线、弹道导弹等目标的监测、识别。     

Galileo卫星导航系统中的BOC调制与接收技术

介绍了二进制偏移副载波(BOC)调制的原理、性能及其扩频信号相关特性。在分析E5波段Galileo导航信号的接收和捕获技术的基础上,提出了改进的数字化基带处理模型和信号捕获方法。用结构仿真对基带信号处理模型和信号捕获算法进行仿真验证。仿真系统实现了标准E5波段Galileo导航信号的发生、数字化中频接收和基带信号处理,以及信号捕获。结果表明该信号处理方法能消除BOC调制扩频信号自相关函数多峰特性导致的捕获性能下降,可显著提高伪码顺序搜索速度,并大幅缩减跟踪环路的硬件规模。     

统一S频段测控系统残余载波快速捕获方法

针对统一S频段(USB)测控系统中低信噪比、大频偏残余载波捕获速度慢的情况,提出一种残余载波快速捕获方法。根据残余载波的频域幅值特性,采用频域搜索的方法,进行快速傅里叶变换(FFT)频率估计,并使用现场可编程门阵列(FPGA)结合芯片外部同步动态随机存储器(SDRAM)的方法,使残余载波在较低信噪比、大频偏的情况下被快速、准确捕获,可解决因FPGA片内资源有限而出现的大量数据存储缓慢问题。利用Xilinx的Vertix 4系列FPGA芯片在系统时钟频率为110MHz时对文章提出的方法进行验证。结果表明,该方法载波捕获精度高,系统稳定可靠。此方法已成功应用于卫星地面测控综合基带设备中。