卫星导航接收机中多波束抗干扰技术

抗干扰是卫星导航接收机中一项重要的技术。提出了一种卫星导航接收机中的新型多波束抗干扰方法,该方法能够较好地兼顾零陷深度与卫星信号增益的矛盾,达到抑制干扰的同时增强卫星信号强度的目的。通过大量仿真实验分析了波束数目、波束分配方式以及波束指向偏差对抗干扰性能的影响。仿真结果和性能分析验证了该方法的有效性和可行性。     

基于密度聚类的北斗卫星导航弱信号自动捕获方法

在外界射频信号、导航接收机混频处理噪声的影响下，为了有效捕获北斗卫星导航弱信号信息，提出基于密度聚类的北斗导航弱信号自动捕获方法.使用密度聚类得到BDS信号来源的聚类中心，结合聚类中心设计卫星波束方向，约束卫星导航信号接收范围，抵御干扰信号的空域干扰；通过基于小波阈值方法去除波束抗干扰作用下导航信号的噪声信息；采用相关函数模值计算方法计算去噪后导航信号和已知弱信号之间相关性，相关性大于门限值时说明去噪后导航信号为弱信号.实验结果表明，在外界射频信号和混频器干扰下，此方法具备自动捕获北斗卫星导航弱信号的能力.     

卫星导航干扰抑制与信号增强算法研究

针对功率倒置(PI)抗干扰算法只能抑制干扰而不能增强导航信号问题,采用级联空域抗干扰算法．第一级通过并行基于正交子空间投影的PI算法处理消除强干扰,然后第二级利用卫星导航信号循环平稳性对期望信号进行波束形成,增强卫星导航信号,进一步提高信干噪比．最后通过仿真验证该方法的有效性．      

GPS接收中的自适应盲波束形成算法

给出了一种用于对抗干扰的GPS接收盲自适应波束形成算法。该方法基于一种新的解扩器和一阶恒模算法。优点是在形成波束对准期望信号并消除干扰时,不需要直接给出这些信号的DOA（信号来向）信息。计算机仿真结果给出了对抗干扰的性能。     

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。     

基于波束控制的卫星导航接收机抗干扰算法研究

卫星导航接收机抗干扰技术是接收机设计的一项关键技术。在研究基于功率反演的空域自适应抗干扰算法基础上，提出了采用基于波束控制的抗干扰算法，并进行了仿真计算，结果表明：该算法明显提高了接收机抗干扰性能。     

基于循环相关函数的北斗卫星导航抗干扰算法

当前国内外卫星导航信号空域抗干扰技术,或者需要信号到达角(DOA)信息,或者需要参考信号先验信息,或者会对导航信号和干扰同时抑制,无法形成最优的输出信干噪比(SINR),或者仅对白噪声干扰有效,无法抑制人造干扰。针对上述问题,本文提出了基于循环平稳特性的北斗抗干扰盲波束形成新算法。本文首先分析了人造干扰和北斗信号的循环平稳特性,基于此分析构造了新的盲波束形成算法的代价函数,并采用了拉格朗日方法推导了算法的解。该方法无需DOA和参考信号先验信息,可以形成阵列增益,得到最优输出SINR,可以同时抑制宽带白噪声干扰和人造调制干扰。理论分析和仿真结果证明了该方法的有效性。      

DEM数据辅助的星载SAR俯仰向数字波束形成

俯仰向数字波束形成(DBF)处理是星载合成孔径雷达(SAR)实现高分辨率宽测绘带成像的关键。然而,在处理较大地形起伏区域的回波信号时,传统俯仰向波束扫描(SCORE)方法会出现波束指向偏差问题,导致接收回波的增益降低,影响SAR系统成像性能。针对这一问题,本文详细分析了高分宽幅星载SAR系统的俯仰向DBF接收波束扫描指向问题,提出了一种基于数字高程图(DEM)的俯仰向DBF处理方法。该方法基于星载SAR成像几何模型,首先利用成像场景的DEM数据和卫星轨道参数计算距离门单元对应的地面高程值,并进一步计算距离门单元对应的目标波达角,然后根据该对应关系计算每个距离门单元的俯仰向DBF加权矢量,从而确保在俯仰向DBF处理过程中接收波束指向正确。通过X波段的星载SAR系统进行仿真实验,结果表明(1)当地面高程值大于1.9 km时,传统SCORE方法处理得到的目标信号幅度下降都超过2.8 dB,本文方法处理得到的目标信号幅度下降都小于0.4 dB,本文方法优于传统SCORE方法;(2)由DEM数据误差导致的地面目标高程偏差对本文方法影响较小。因此本文方法能够有效改善地形起伏较大区域的回波信号接收增益。     

窄带与脉冲干扰对卫星导航信号载噪比的影响

现代电磁环境日趋复杂,导航接收机受到各式各样干扰的风险越来越高,窄带干扰和脉冲干扰就是对卫星导航信号常见的压制干扰手段. 不同的干扰信号具有不同的时频域特征,对卫星导航信号造成的影响也有很大差异,这种影响主要体现在信号的载噪比和误码率等方面. 针对目前国内脉冲干扰的性能研究不足的现状,通过对比窄带干扰性能评估方法提出了适应于脉冲干扰的抗干扰品质因数计算公式. 推导了脉冲干扰下在时域计算信号等效载噪比的方法,并对推导结果做了仿真验证,结果表明:不同占空比的脉冲干扰下,等效载噪比计算误差小于0.5 dB,结果较为准确.      

两种功率倒置阵列天线调零模型的等效性分析

在对卫星导航接收系统中两种常见的功率倒置阵列天线调零模型：基于参考信号的最小均方误差模型和线性约束条件下的最小功率模型,利用分块矩阵求逆特性从理论上证明了这两种模型之间的等效性,并针对不同模型的特点指出了这两种模型各自不同的应用场合,通过仿真对理论分析的有效性进行了验证,从而为卫星导航接收系统中的抗干扰调零天线的理论建模、仿真设计和实际应用提供了新的参考。     

Timeslot scheduling of inter-satellite links based on a system of a narrow beam with time division

An inter-satellite link (ISL) can enhance the performance of a global navigation satellite system. The system of narrow beams with time division is being increasingly used for ISLs. ISLs improve the performance of global navigation satellite systems via ranging and communication between satellites. When there are fewer antenna beams than targets, how to schedule timeslots for inter-satellite links to better perform the function of ISLs can become a problem. We describe the timeslot scheduling problem and propose a new method based on grouping to solve this problem of obtaining more range observations in a short time and communicating with a short delay between satellites and facilities. A series of 10,080 benchmarks of a typical constellation of a global navigation satellite system was run to demonstrate the feasibility of the proposed method. The regression cycle of constellations under test lasted approximately 7 days. The proposed schedule has a communication delay of less than 10 s and obtains more than nine different range observations in 60 s. Results show that the method effectively solves the scheduling problem and increases the scheduling success ratio remarkably.     

一种SINS/GPS深组合导航系统技术问题分析

为了满足高动态用户及强干扰条件下的应用需求,提出了一种基于卫星信号矢量跟踪的SINS/GPS深组合导航方法,设计了基于FPGA硬件平台的实施方案。利用组合卡尔曼滤波器反馈回路取代了传统接收机中独立、并行的跟踪环路,能够同时完成所有可视卫星信号的跟踪和导航信息处理;通过矢量跟踪算法对所有可视卫星信号进行集中处理,能够增强跟踪通道对信号载噪比变化的适应能力,从而提高接收机在强干扰或信号中断条件下的跟踪性能;根据SINS导航参数和星历信息推测GPS伪码相位和多普勒频移等参数,用以辅助卫星信号的捕获和跟踪,能够大大缩短接收机的搜索捕获时间,并增强接收机在高动态条件下的跟踪性能。基于矢量跟踪的深组合方法不仅在GPS信号短暂中断期间,能够保证系统的导航精度和可靠性,而且在强干扰环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能。     

视觉辅助下的室内惯导位姿修正

惯性导航系统可以短期内提供连续的高精度信息，但是误差会随时间增大，不能长期独立工作。而在大型仓库、地下停车场等室内卫星信号薄弱的场景中，传统的惯导+卫星组合方法也不再适用。针对该问题，本文提出了一种视觉与惯导组合定位的方法。本文研究的惯导+视觉组合的定位方法中，采用基于合作目标的单目视觉定位方法对惯导误差进行修正。对于惯导误差的修正方法，本文利用视觉定位的位姿信息建立量测方程，进行卡尔曼滤波，并选取合适的试验设备，通过实际试验对比验证了该算法对惯导系统误差的修正具有良好的效果。     

附加运动学约束的BDS抗差UKF导航算法

针对城市复杂环境中单一BDS导航受多路径（multipath,MP）和非视距（non-line-of-sight,NLOS）信号干扰导致精度下降的问题,提出一种附加运动学约束的抗差无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter,UKF）算法。该算法基于新息向量构造等价权函数,克服了位置及接收机钟差初值不准确引起的抗差性能下降问题。同时,利用载体的近似运动方向和高程约束,进一步增强滤波解。实测车载试验结果表明,本文方法可有效抑制MP和NLOS信号的干扰,提高城市环境中的BDS导航精度。     

两种GNSS-R镜面反射点搜索算法

全球卫星导航系统反射(GNSS-R)技术对海洋表面地形精确信息的提取和研究具有重要意义,针对镜点搜索的精度需求,本文提出2种镜面反射点搜索算法. 首先,在分析基本反射关系的基础上,提出一种基于斐波那契法的搜索算法,并从数论的角度证明其相对黄金分割法的优越性. 其次,提出一种基于极值求导的做法,[JP2]建立变量K的距离和函数,这种做法省略了传统做法中的不断迭代过程. 最后,通过导航模拟器生成全球卫星导航系统（GNSS）卫星和接收机坐标,并利用MATLAB进行仿真. 仿真结果表明,斐波那契法相较黄金分割有一定的提升,极值求导做法能够计算出镜面反射点的位置信息,并且摒弃了传统的不断迭代步骤.      

卫星导航系统抗干扰问题研究

针对卫星导航系统的脆弱性和干扰来源,对卫星导航系统的抗干扰技术进行了研究,重点对接收机天线、射频前端、基带处理三大模块的抗干扰技术以及自适应滤波技术进行介绍和分析,对各类抗干扰技术所能抑制的干扰类型、抗干扰原理、发展状况进行阐述。分别总结了窄带干扰、宽带干扰、多径干扰适用的抗干扰技术、研究热点及存在的问题,提出了卫星导航系统抗干扰技术的发展趋势。     

卫星导航接收机基于IIR陷波器的单频干扰抑制性能分析

单频干扰对卫星导航系统的破坏性很强,仅靠系统自身的抗干扰能力很难保证系统正常工作。因此,有必要引入干扰抑制技术。在现有的众多抑制单频干扰的信号处理手段中,时域陷波抑制技术因其实现简单、抗干扰性能好等优点而被广泛使用。针对单频干扰对卫星导航接收机的影响,分析了IIR陷波器的陷波原理,比较了直接型和格型两种陷波器的性能,研究了陷波器参数与零陷深度、陷波带宽的关系,并基于二阶陷波器扩展分析了高阶陷波器的抑制性能。通过仿真实验,验证了上述结论的正确性。