导航卫星系统功率增强技术与覆盖范围研究

基于国内外导航卫星功率增强设计的研究,在系统层面上仿真分析我国导航卫星系统中的GEO卫星在不同的仰角下天线波束的地面覆盖区域。在对功率增强技术分析的基础上,着重研究我国导航卫星系统的功率增强信号的覆盖范围,给出10 dB、15 dB、20 dB、25 dB不同功率增强要求下,地面接收功率、天线波束覆盖范围的仿真分析,提出功率增强要求对于卫星的约束条件。并从地面接收信号强度、功率增强的覆盖范围、功率增强技术的实现难度、导航卫星系统的多普勒碰撞问题方面进行的我国导航卫星系统与GPSⅢ系统性能对比。     

GPS宽带自适应阵调零技术

军用GPS系统必须能在敌方干扰时工作。由于附近干扰机和远距离卫星源之间存在巨大的功率差，所以GPS信号的扩频增益对实现抗干扰（A／J）保护能力是不够的。本提出了采用自适应天线调零系统来实现附加的抗干扰（A／J）保护能力，但是目前的系统，如AB－1就不能抑制与安装在飞机上阵列相关的近场多径干扰。本分析了GPS调零时空自适应（STAP）波束形成器的设计，包括STAP处理器对GPS位置计算的影响，该位置通过测量不同卫星信号的到达时差（TDOA）来计算。本提出了两种新疑结构，其性能通过在1：4比例大小的F－16飞机上进行的多次测量来模拟确定。     

GPS调零天线的功率最小化技术

本文研究分析了调零阵列天线的性能，该天线采用了亚梯度搜索功率最小化技术以及LMS相关的功率最小化方法。本文也给出了这些算法在静态和动态环境下获得希望性能所需的条件。本文介绍了一种基于亚梯度的调零算法，其模拟结果表明采用这种算法能够在静态情况下获得一个已知的最佳解。接着，本文又列出了通过功率最小化技术来调零的LMS相关方法的方程式。本文还给出了在静态结构中采用LMS相关方法的模拟结果，进而与亚梯度搜索方法和最佳解进行了比较。然后，本文研究了两种算法在动态情况下的性能，在这种动态情况中，天线阵列能够针对干扰很快地改变其指向。     

基于Matlab的自适应调零天线建模与仿真

自适应调零天线应用于GPS系统中,能有效提高接收机在复杂电磁环境中工作的可靠性。介绍了四种自适应算法,进行了算法原理分析,采用matlab进行了计算机仿真,最后通过仿真试验对各种算法的性能进行了比较。     

机载GPS自适应天线阵的测量结果

共形安装的机载GPS自适应天线阵的性能会受到阵列单元和飞机机身之间相互作用的影响。本文将介绍安装在比例为1：8的F－16飞机模型机身上的7单元微带贴片天线自适应阵列的设计和测量结果，以便评估这种天线阵与飞机间的相互作用及其在将多部宽带干扰机调零时对阵列性能的影响。自适应天线阵工作在12.6GHz的频率上，带宽为160MHz，分别是GPS L1频率和带宽的8倍。所有7个单元的远场天线方向图均在近场天线范围内的成比例频段上作了测量。为了更好地了解机体对天线方向图的影响，我们还将对隔离微带贴片单元测出的方向图与根据OSU－NEWAIR程序（code)计算出的天线方向图作了比较，OSU－NEWAIR程序使用均匀衍射理论来分析天线与机身间的相互作用。比较的结果表明，测量得的方向图和计算出的方向图之间具有良好的一致性。从这些缩比模型测量中收集的数据正在用来测试MITRE（麻省理工学院研究小组）开发的时空自适应调零算法在多部宽带干扰机相对飞机不同取向时的有效性。为了证明这种阵列在有两部窄带干扰机时使用简化直接矩阵求逆算法的调零能力，我们还进行了一些测量。测出的自适应阵列方向性图与理论上的预测十分吻合。文章还阐明了缩比模型测试的优点，以验证机载自适应阵列的调零性能。     

自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用

目前GPS／INS制导控制技术已成为精确制导武器的核心技术。根据GPS导航的特点及GPS／INS制导机理,对压制式干扰对GPS接收机的影响进行了分析,并分析了采用自适应调零天线技术来提高GPS／INS组合式导航抗干扰能力的有效性。     

基于SYSTOLIC阵列的空频联合自适应调零算法

在卫星导航自适应调零天线研究领域,分为超高自由度算法方向与稳健自适应计算方向。超高自由度算法的代表是空频自适应处理(SFAP),SFAP极大的增加了自适应计算的自由度,可以提高通道失配时系统的干扰抑制度。稳健自适应计算的代表是QR-RLS算法,因为QR-RLS算法属于数据域算法,因此它对自相关矩阵条件数恶化具有很好的适应性。结合两种算法的优点,给出一种SYSTOLIC-SFAP算法。该算法在SFAP框架下,采用SYSTOLIC阵列完成QR-RLS自适应计算,具有对通道失配不敏感且收敛性能良好的特点。      

采用调零天线阵测向解GNSS姿态仪的整周模糊度

由多个单元天线组成的GNSS调零天线阵通常用于在大功率干扰信号来波方向上形成天线波束方向图零点,以此来抗压制性干扰。采用此调零天线阵所自然形成的二维短基线,按照电子侦察中多基线干涉仪测向原理,通过短基线的相位差测量值来解GNSS姿态仪长基线的相位差模糊,从而实现了GNSS姿态仪的整周模糊度的实时解算。该方法通过GNSS姿态仪与调零天线阵的组合应用,不仅提高了解模糊的性能,而且增强了整个系统抗干扰反欺骗的能力,从而为GNSS姿态仪和调零天线的拓展应用提供了重要参考。      

北斗室内导航伪卫星信号传播效应分析

室内场所因建筑物的遮挡,卫星导航设备无法接收导航信号而失去定位能力,伪卫星可以通过发射类似导航信号的方式独立进行定位。针对伪卫星信号在室内传播面临的功率衰减、多径衰落等问题,该文在经典室内通信模型的研究基础上,分析了伪卫星信号室内传播的应用环境和约束条件,建立了伪卫星信号室内传输的信道模型,并对伪卫星信号功率以及路径损耗、多径传播模型进行了计算仿真。仿真结果表明,对数距离路径损耗模型及莱斯分布多径模型可准确描述室内伪卫星信号的传输特点。     

GNSS调零抗干扰天线的反欺骗性能分析

为分析全球卫星导航系统(GNSS)中存在欺骗干扰的场景下调零抗干扰天线的反欺骗性能,推导出在快拍数有限的情况下,功率倒置(PI)算法利用调零天线处理后输出真实信号和欺骗信号功率的理论公式. 详细分析了欺骗信号到达天线阵口面的功率对真实信号和欺骗信号输出功率的影响,通过欺骗抑制比这一指标来衡量PI自适应调零天线的反欺骗性能. 分析得出:即使欺骗信号功率在噪声水平之下,使用PI算法的自适应调零抗干扰接收机依然能对欺骗干扰进行抑制,在欺骗信噪比高时,抑制效果更加明显. 最后通过仿真和硬件平台实测验证了结论的正确性.      

GZCORS网络在线增值服务系统的设计与实现

提出了基于卫星连续运行参考站系统（CORS）的网络在线增值服务系统建立方法,结合已有的广州市卫星导航定位服务系统及该区域的似大地水准面格网模型成果,设计并实现了一套基于网络发布的卫星导航定位一体化在线测量服务软件。     

基于STK软件的GALILEO系统仿真与分析

介绍了卫星工具包软件STK，并利用其对GALILEO系统的星座设计、轨道生成、可见性、覆盖精度等方面进行了详细的仿真与分析。结果表明，STK逼真的图形显示使得GALILEO系统的星座仿真具有良好的可视化效果；其强大的计算与分析功能使得卫星在轨道生成、可见性及覆盖品质等方面的分析十分高效与便捷。同时，通过对系统的有效仿真与分析也为系统的建设与应用提供了一定的参考意义。     

多卫星导航系统精密单点定位精度分析

随着北斗卫星导航系统（BDS）于2012年底正式提供亚太地区区域性服务,研究BDS与其他卫星导航系统的组合定位尤为重要。本文主要分析BDS与GPS、GLONASS组合精密单点定位（PPP）,统一了三类卫星的时间系统和空间系统,给出了PPP非差组合模型,利用九峰站全天观测数据进行实验,得到初步结论：组合定位系统能够减少单系统的收敛时间;组合定位系统的定位精度比单系统的定位精度高。     

基于动态聚类的卫星导航信号多波束抗干扰方法

针对卫星导航抗干扰需求,研究了基于自适应波束形成的多波束抗干扰技术. 为了解决传统固定多波束抗干扰方法在波束数目受限时无法兼顾所有导航卫星信号导致接收性能下降的问题,提出了一种基于K-means聚类算法的动态指向多波束抗干扰方法. 建立天线阵列进行仿真,结果表明,该方法在接收的北斗卫星信号数目多于波束数目时,抗干扰性能优于传统方法.      

导航卫星天线相位中心误差标定方法研究现状及发展趋势

卫星天线相位中心误差是影响GNSS高精度定位定轨的重要误差源,实用中需要对其精确标定。随着北斗卫星导航系统的建设发展,如何对卫星天线相位中心误差进行更为精确的标定应引起人们的重视。为此,本文首先简要介绍了各卫星导航系统的卫星天线情况,而后系统总结了导航卫星天线相位中心误差标定方法的发展历程和研究现状,指出了未来卫星天线相位中心误差标定方法的发展趋势,相关研究成果对我国北斗卫星天线相位中心误差的标定方法研究具有参考意义。     

GPS与Galileo共用的MBOC信号研究

介绍了GPS与Galileo共用信号的演变过程，通过BOC（1，1）在兼容性、互操作性方面的表现，以及将MBOC（6，1，1／11）与之相比较，描述了MBOC（6，1，1／11）在这两个方面的表现。可供我国卫星导航信号体制设计借鉴学习，为GPS／Galileo接收机设计提供参考。     

基于STK软件的北斗导航卫星轨道模拟

北斗卫星导航系统应用日趋广泛,文中以北斗卫星导航系统为主要研究对象,利用STK模拟完整的北斗卫星导航系统空间星座,实现基于STK的北斗系统的星座仿真、卫星轨道仿真,同时完成卫星的可见性分析与卫星覆盖分析,实现北斗卫星导航系统的仿真应用。目前,北斗卫星导航系统正处于建设阶段,文中结论对北斗卫星导航系统的建设与应用有一定的参考意义。     

地表粗糙度影响下的GNSS-R土壤湿度反演仿真分析

基于双天线全球导航卫星系统反射技术（global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R）,建立了两个修正地表粗糙度影响的土壤湿度反演模型——解析模型和人工神经网络模型,并以GPS L1 C/A码为例建立了GNSS-R土壤湿度仿真平台,仿真分析了地表粗糙度对两个模型反演精确度的影响。结果表明,当地表均方根高度大于0.010 m时,必须对解析模型进行粗糙度修正。粗糙度影响修正结果显示,小粗糙度情况下修正的解析模型取得了良好的结果,但对于大粗糙度有一定局限性。在均方根高度大于0.025 m时,进行土壤粗糙度修正前,人工神经网络模型精度比解析模型提高了36.83%~72.36%。进行修正后,人工神经网络模型的精度比解析模型提高了42.86%~54.40%。人工神经网络模型在修正前后取得了相近的精度,无修正的人工神经网络模型精度比有修正的解析模型精度仍提高了35.83%~53.48%。     

基于SDP4模型的导航卫星仰角及方位角预报

地面站可控天线可以不借助接收机而直接监测导航卫星的信号质量,地面天线伺服系统根据卫星的实时位置计算出仰角及方位角来确定天线的指向。广播星历及历书等常用的计算卫星位置的方法虽误差较小,但其误差随时间迅速扩大,基于该问题,论文论述了双行星历（TLE）结合SDP4模型进行卫星轨道预报方法,利用SDP4模型计算GPS导航卫星的实时位置并预报卫星的仰角及方位角,采用IGS 事后精密星历对其角度预报误差进行了评估,同时,还将该方法的预报误差与广播星历、历书、STK高精度轨道预报等方法的预报误差进行了对比。实验结果表明：采用SDP4模型对导航卫星进行位置预报可满足误差要求,且时间有效性长、通用性好,具备实际应用价值。     

卫星导航系统相关技术发展动态

介绍了世界主要几种卫星导航系统的现状和发展情况。结合卫星相关技术和接收机相关技术介绍了卫星和接收机技术的发展趋势。有助于人们及时了解现代卫星导航系统相关技术发展动态，为我国北斗导航卫星系统的良性发展提供参考。