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。     

卫星导航信号窄带干扰抑制技术研究

介绍了基于预测的干扰抑制技术,简述了预测滤波器工作原理及最小均方误差算法（LMS算法）,针对LMS算法的不足,给出了LMS算法改进方案并将其应用于系统仿真模型。仿真结果表明：抑制滤波器有较好的窄带干扰抑制能力,改进的LMS算法能够有效地提高系统的抗干扰能力。     

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.     

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。     

低轨卫星导航增强系统半物理仿真平台设计与验证CSCD

低轨道地球卫星(LEO)具有相对地面几何构型变化快、播发信号链路损耗小等优点.随着低轨卫星载荷研制与发射成本的逐渐降低,低轨卫星导航增强技术成为当前卫星导航领域的研究热点.目前国内外的低轨导航增强技术研究均处于起步阶段,没有成熟的低轨卫星导航星座,缺乏有效的低轨导航增强系统的服务性能验证手段.文中开展对低轨导航卫星轨道外推方法、低轨卫星信号捕获跟踪技术的研究,设计构建低轨导航增强系统半物理仿真平台.在仿真平台的基础上对北斗/低轨增强系统组合应用的高精度快速精密定位方法进行验证,实现了精密单点定位(PPP)的快速收敛且具有较高的内符合精度,对于低轨卫星导航增强系统的建设与应用具有一定的科学与工程价值.     

典型低轨卫星星座导航增强性能对比性评估研究

选取国外的Iridium NEXT系统、国内的“鸿雁”星座和“微厘空间”共三个典型低轨星座对北斗卫星导航系统(BDS)从信号落地功率、可见卫星数和精度衰减因子(DOP)等方面进行导航增强分析.结果表明:由于星座结构和卫星数目的不同,低轨星座对导航系统的增强能力存在差异.Iridium NEXT系统和“鸿雁”星座等极轨星...     

基于基带S模式信号的联合TOA估计算法研究

针对广域多点定位系统中接收信号信噪比(signal to noise ratio, SNR)低导致到达时间(time of arrival, TOA)提取不准确的问题，提出了一种匹配滤波结合非相干积累的联合TOA估计算法，该算法能够有效降低匹配滤波法在低SNR下TOA估计的均方根误差(root mean square error, RMSE).联合算法通过对二次雷达驻留时间内接收的应答信号的匹配滤波输出做非相干积累，在最大值点处标记时间戳进行TOA估计，利用能量累积原理提高SNR，从而使得估计精确度得以提升.仿真结果表明：该算法可在-15 dB SNR,53 MHz采样频率及9个积累信号时，达到24.302 ns的TOA估计精确度.所提联合TOA估计算法具有高精确度与高稳健性的特点，能够在-15～0 dB SNR将估计精确度提升至25 ns以下，为提取低SNR S模式信号TOA进而提升广域多点定位精确度提供了一种有效的方法.     

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.      

抗干扰型卫星导航接收机中本地载波优化技术

载波数字振荡器(NCO)是导航接收机中对接收信号进行载波剥离处理的关键部分.在接收机的基带数字信号处理模块中,NCO通过量化位宽和地址字长分别对本地载波信号的幅值和频率进行量化,即通过存储器数据的位宽和深度设计本地载波.在给定输入信号/干扰动态范围下,根据本地载波的特点,优化设计了载波NCO中只读存储器(ROM)的幅值...     

卫星导航信号体系设计研究

针对卫星导航当前面临导航信号测量性能提高、应用环境更加苛刻、导航频段频谱资源紧张等需求,合理的信号体制和各类标准的相辅相成是卫星导航系统持续稳定运行的重要保障。该文在梳理和分析国内外公开的卫星导航信号体制的基础上,研究了卫星导航信号的载波频率、调制方式、信道编码、导航电文等关键组成要素,简要剖析了各组成要素对系统兼容性、互操作性、码跟踪捕获性能、抗干扰性、抗多径及用户终端成本等方面的影响,开展了卫星导航信号设计的需求分析,设计提出了一种卫星导航信号设计标准体系。     

北斗卫星导航系统的空间信号精度评估

针对卫星导航定位系统空间信号精度能否满足用户需求的问题,该文基于IGS MGEX发布的2016年连续100d的实测数据以及GBM分析中心的精密卫星轨道及钟差产品对北斗卫星广播星历误差、轨道精度以及空间信号距离误差进行统计分析。结果表明:北斗系统的IGSO和MEO卫星广播星历的均方根优于3m,GEO卫星广播星历误差RMSE优于5m;IGSO和MEO卫星广播星历轨道精度优于GEO卫星,且轨道误差在径向R精度最好;空间信号距离误差中,GEO卫星的SISRE均值优于1.5m,IGSO卫星的SISRE均值优于1.0m,MEO卫星的SISRE均值优于0.5m。由此反映出北斗空间信号稳定且精度逐渐提升。     

北斗三号卫星导航信号接收机端伪距偏差建模与验证

接收机端伪距偏差是指非理想的卫星导航信号在接收机前端带宽和相关器间隔不同时产生的伪距测量系统性偏差.研究表明,北斗二号、GPS和Galileo系统均存在与接收机类型相关的伪距偏差,影响基于混合类型接收机站网的精密数据处理.本文基于iGMAS网和MGEX网观测数据,采用MW组合、伪距残差和伪距无几何距离无电离层组合3种方...     

异源多分辨率卫星影像匹配算法研究

以异源多分辨率遥感卫星影像为研究对象,对影像特征提取、特征描述、特征匹配及匹配提纯算法进行了较为深入的研究;并将不同的特征提取与匹配算法进行组合,通过试验对比得出了各种算法的适用性。在此基础上,设计了一套面向异源多分辨率卫星影像的匹配流程。     

GPS inferred geocentric reference frame for satellite positioning and navigation

Accurate geocentric three dimensional positioning is of great importance for various geodetic and oceanographic applications. While relative positioning accuracy of a few centimeters has become a reality using Very Long Baseline Interferometry (VLBI), the uncertainty in the offset of the adopted coordinate system origin from the geocenter is still believed to be of the order of one meter. Satellite Laser Ranging (SLR) is capable of determining this offset to better than10 cm, though, because of the limited number of satellites, this requires a long arc of data. The Global Positioning System (GPS) measurements provide a powerful alternative for an accurate determination of this origin offset in relatively short period of time. Two strategies are discussed, the first utilizes the precise relative positions predetermined byVLBI, where as the second establishes a reference frame by holding only one of the tracking sites longitude fixed. Covariance analysis studies indicate that geocentric positioning to an accuracy of a few centimeters can be achieved with just one day of preciseGPS pseudorange and carrier phase data.     

Inter-satellite communication and ranging link assignment for navigation satellite systems

Inter-satellite links improve the performance of global navigation satellite systems (GNSSs) via communication and ranging. When there are limited facilities and links, a key challenge involves assigning links for the downlink of telemetry data in time and effective ranging. We describe this problem and propose a corresponding link scheduling method consisting of three steps. A genetic algorithm was used to identify optimal downlink routes for all non-visible satellites in the first step. The optimization of minimizing timeslot delays usually has multiple optimal routes. The optimal routes were selected to expand to a superframe’s length, which constituted a downlink route scheme for the superframe. The position dilution of precision (PDOP) of ranging links was limited through satellite selection in the second step. Four visible satellites with minimal PDOP were selected and scheduled with idle timeslots. The PDOP decreased with increasing links, and its upper limit was therefore determined by the selected satellites. The final step was to schedule idle timeslots for visible satellites unless the requested link number was met. To test the feasibility of the proposed method, the link assignment was implemented for 10,080 superframes of a typical GNSS constellation. The final link assignment enabled all satellites to transmit telemetry data back to the facility with a delay of no more than 4 timeslots (with one ground facility tracking), and more than 10 links were obtained with PDOPs approaching the minimum. These scheduling results confirm the utility of the method.