改进差分相干累加算法的北斗卫星导航弱信号捕获

以提升北斗卫星导航能力为目的,设计了改进差分相干累加算法的北斗卫星导航弱信号捕获方法。该方法通过构建北斗卫星信号模型,利用该模型获得北斗卫星导航中频信号;然后以改进差分相干累加算法为基础,建立北斗卫星导航弱信号捕获模型,将北斗卫星导航中频信号作为该模型的输入,经过北斗卫星导航弱信号捕获模型对中频信号块实施累加处理和多普勒圆周位移搜索,以及快速傅里叶变换和反傅里叶变换等步骤后,通过判断北斗卫星导航弱信号捕获判决,输出北斗卫星导航弱信号捕获结果。实验结果表明：该方法在捕获北斗卫星导航弱信号时的运算量较小,可有效捕获-36 dB的北斗卫星导航弱信号,同时其捕获概率较高,应用效果较为显著。     

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。      

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.      

GPS射频干扰浅析

由于GPS接收机的工作有赖于GPS卫星信号，所以易受射频干扰(RFI)的影响。射频干扰可能会引起导航精度的降低或接收机跟踪的丢失。本文论述了信号噪声比和信号噪声密度比的概念，分析了射频干扰对GPS接收的影响，最后说明了直接检测RFI的方法以及RFI源的定位。     

北斗系统B1频点信号可靠捕获方法研究

北斗系统B1频点信号中,非同步轨道卫星发射的卫星导航信号调制有二次编码,使得导航数据内存在比特翻转现象,采用传统的卫星信号捕获方法导致捕获灵敏度下降。本文分析了比特翻转影响信号捕获灵敏度的原因,研究了不同导航信号数据段出现比特翻转的概率,提出了一种改进的北斗系统B1信号可靠捕获方法。实测信号捕获结果证明了该方法的有效性。     

北斗三号MEO组网卫星数据质量评估

自2017年11月以来,北斗三号导航卫星开始进入高密度组网发射阶段。截止到2018年3月,已有4颗北斗三号中圆轨道(MEO)卫星投入试运行。本文选取全球分布的7个国际GNSS监测评估系统(i GMAS)跟踪站数据,从信号载噪比、观测噪声和多路径效应3个方面,对C19、C20、C27、C28这4颗北斗三号MEO卫星数据质量进行分析评估,并与同时段观测的北斗二号MEO导航卫星、GPS Block IIF导航卫星和Galileo FOC导航卫星的观测数据进行对比。结果显示,北斗三号MEO卫星数据质量良好,性能较优。其全球各地区测站信号平均载噪比高于42 d BHz,中高纬度地区观测站信号平均载噪比能够保持在45 d BHz左右;伪距观测噪声基本在0.5米以内;各测站各频点的多路径效应RMS值均不超过0.4米。     

ICESat-2 ATL08去噪算法实现及精度评价

针对光子计数激光点云特点，研究实现了ICESat-2卫星ALT08技术文档点云去噪算法与精度评估。首先逐点计算目标点邻域范围内点的总数作为局部密度值，由于信号通常比噪声在空间分布上更集中，密度直方图常呈噪声在左、信号在右的双峰特点；然后通过峰值计算、距离判断等计算噪声与信号高斯函数初值，并采用高斯函数加期望方差最大算法拟合两个精确的波形位置；最后将双高斯函数交点位置作为去噪阈值，小于阈值的点标记为噪声，大于阈值的为信号。通过MABEL数据的试验结果表明：当信号噪声呈现典型双峰分布特征时，算法去噪效果优秀，精度优于98%，处理不符合双峰特征数据时效果变差。     

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．      

一种基于FFT的GPS中频信号捕获方法

本文针对GPS导航接收机对定位信号快速捕获的要求,给出了基于FFT并行运算的GPS中频信号快速捕获方法,同时在非相干累加、接收信噪比、先验信息、弱信号等方面分析了提高中频信号快速捕获的关键技术。数据实验表明：基于FFT的快速捕获方法具有抗干扰、捕获速度快和可捕获低信噪信号的能力,满足GPS接收机快速定位的要求。     

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。     

北斗卫星导航系统和GPS兼容性评估(英文)

北斗卫星导航系统的信号体制与GPS近似且占用相同的频段,不可避免地带来兼容性问题。从理论上分析兼容性评估的重要参数:频谱分离系数、码跟踪谱灵敏度和等效载噪比衰减,阐述伪随机码码长、导航数据速率和码片速率对兼容性计算的影响,在综合考虑信号兼容评估的运算速度和准确性的基础上,提出改进的GNSS兼容性评估模型。以此兼容性评估模型对北斗卫星导航系统和GPS所有频段进行仿真,仿真分析中考虑北斗卫星导航系统和GPS的具体频率分配、信号体制、发射功率、发射带宽、卫星天线增益、仰角、多普勒偏移、信号在空间传播的衰耗以及接收机参数。通过仿真可以看出,当北斗卫星导航系统满星座运行时,GPS对北斗系统的干扰将大于北斗系统对GPS的干扰。     

发射信号不完善性对卫星导航系统内及系统间干扰的影响分析

研究了3种典型的卫星发射信号不完善性——载波泄漏、互调失真和杂散辐射对于卫星导航信号的接收所带来的干扰,通过信号建模以及谱分离系数、码跟踪谱灵敏度系数和等效载噪比的解析计算对干扰效果进行量化分析;针对GPS和Galileo系统L1/E1频段的信号进行了多层次的仿真计算,给出了综合考虑噪声、信号损耗、外源干扰、GNSS系统内和系统间干扰,以及3种信号不完善性单独作用、两两组合和综合作用下的结果,其中对于GPS L1C/A短码考虑了电文调制对线谱的影响。结果表明,当总的不完善干扰功率水平达到一定程度后,其对接收机信号捕获跟踪和解调的影响大于系统间干扰,不能忽略。     

基于卫星配对的北斗系统扩频码优化分配

提出了一种基于卫星配对的北斗卫星导航系统扩频码优化分配方案。增加导航卫星和扩频码的数量是提高卫星导航系统性能的重要途径之一,扩频码数量的增加将导致扩频码相关性能降低和扩频码搜索时间的增加。基于北斗卫星导航系统导航卫星星座结构分析,提出了卫星配对的概念。卫星配对内的两颗卫星可以共用同一扩频码而不互相干扰,从而可以降低约50%的扩频码数量。以北斗卫星导航系统的空间信息号接口控制文件中B1I信号为实例,对新方法进行验证。结果表明,在不增加信号干扰的前提下,新方法只需要15个扩频码即可满足27颗中圆地球轨道卫星的要求,扩频码的互相关性改善1.3-1.7dB,接收机搜索扩频码的时间降低44%。     

基于SIC的伪卫星系统抗远近效应捕获算法研究

地基伪卫星系统中由于远近效应的影响,近场伪卫星信号可能对远场伪卫星信号形成压制干扰,导致远场伪卫星信号无法被捕获. 针对该系统中使用的跳时直接序列扩频(TH-DSSS)信号的捕获问题,引入串行干扰消除(SIC)技术,缓解伪卫星系统中的远近效应问题,通过本地重构强信号和干扰对消降低强信号对弱信号捕获的影响,并从理论和仿真两方面对其性能进行了分析. 仿真结果表明,相比传统未采用干扰消除的捕获算法而言,基于SIC的信号捕获方法在不改变伪卫星基站结构和接收机框架的基础上,可有效降低远近效应的影响,提高弱信号捕获概率,扩大系统工作范围,从而为接收机在强远近效应场景下的捕获、跟踪和定位解算提供有效保障.      

基于标志物影像的导航方案设计

通过序列影像获取、卷积神经网络与集成学习的影像场景分类、标志物影像匹配等方法,解决地形平坦而导致GPS或北斗信号受干扰、消弱等环境下的自主导航定位问题,并利用获得的导航定位信息重新规划路径,有效降低人员生命危险,提高任务成功率.     

基于复杂度与性能联合优化的卫星导航信号捕获方法

针对短突发信号捕获计算复杂度高的问题，提出了一种基于复杂度和性能联合优化的卫星导航信号捕获方法，推导分析采用并行频率搜索的分段相关-视频积累捕获算法的捕获性能和计算复杂度构建联合捕获优化因子.对不同频率搜索间隔、不同接收机灵敏度和不同相关器个数三种情况分别进行了优化设计，得到其计算复杂度和捕获性能联合最优的分段数，并与传统单一捕获性能优化方法对比，仿真实验结果表明：该设计值与载噪比(CNR)、频率搜索间隔等因素相关，可以有效控制捕获算法的计算复杂度；在输入CNR为45 dB-Hz、相关器个数为8、多普勒搜索间隔为2 000 Hz的情况下，相比于传统捕获优化方法，可降低21.2%的计算复杂度.     

珞珈一号低轨卫星导航增强系统信号质量评估

低轨卫星导航信号增强能够弥补现有中高轨导航卫星信号收敛慢、信号弱的不足,在下一代导航定位技术中占有重要地位。武汉大学研制的珞珈一号科学实验卫星搭载了导航增强载荷,能够在轨自动计算轨道和钟差,并自主生成和播发双频测距信号,首次实现了低轨卫星平台的导航信号增强。就珞珈一号卫星导航增强信号的质量,包括信号载噪比、伪距和载波相位测量精度以及单星授时精度进行了评估,结果显示,珞珈一号卫星高仰角的伪距和载波相位测量精度分别优于1.5 m和1.7 mm,能够满足导航信号增强的需求。珞珈一号卫星单星授时的精度在10~30 ns量级,证明了珞珈一号卫星星地测距链路的正确性和有效性。     

基于正交子空间投影的伪卫星远近效应消除方法CSCD

针对地基伪卫星系统中接收机受到远近效应影响无法正确捕获远场伪卫星信号这一问题,引入了基于正交子空间投影算法的捕获优化方法.该方法应用于码分多址伪卫星信号,通过常规滑动相关法得到的强信号码相位和多普勒频移计算正交投影算子,将接收信号与其在强信号空间的投影相减得到弱信号空间并重新进行捕获,以消除强信号对弱信号的干扰.实验结果表明:强弱信号在小于30 dB的功率比范围内,应用正交子空间投影法可以有效改善弱信号捕获性能.这对拓宽地基伪卫星系统的有效工作范围、提升伪卫星接收机信号功率比容忍限度具有重大意义.     

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。     

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...