卫星信号转发系统的研究

卫星信号转发系统是将卫星信号转发至被遮挡区域的设备,当前市售的卫星信号转发系统存在输出功率明显高于卫星落地信号的“过度转发”现象。提出了采用可变增益放大器、赋形转发天线和分路器相结合的方法实现较大区域的“真实转发”的途径,并给出了设计原则和图表,对“真实转发”要注意的用户接收天线角度的设置、转发系统的标校等主要问题进行了探讨。     

基于自动增益控制的信号量化损耗分析

在卫星信号接收的过程中,量化是模数转换的重要环节,信号量化会带来能量损失,对于信号后续的处理产生影响,根据信号特性选取合适的量化位数和系统基准功率可以有效改善这种损失.本文采用量化前后信号信噪比(signal to noise ratio,SNR)对比的形式来直观表示量化损耗,并给出了一般性分析公式.说明了自动增益控制(automatic gain control,AGC)模块在信号量化中的作用,结合量化损耗公式,通过确定最佳增益系数给出了一种基准功率的选取方式,使得不同SNR的信号量化损耗明显降低.仿真结果表明：在低位量化时,该方式对卫星导航信号的量化损耗能改善约1.5 dB.该分析对于接收机的设计以及工程实现具有一定的参考意义.     

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。     

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。     

减小有用信号损失的BDS窄带干扰抑制技术研究

窄带干扰抑制的关键在于抑制干扰的同时尽可能地减少有用信号的损耗,论文基于时频域结合的干扰抑制方法,在完成频域干扰参数检测的基础上,重点针对影响干扰抑制效果和有用信号损耗的关键环节——无线冲激响应（IIR）陷波器的设计展开研究,根据零极点配置原理,通过理论研究和详细的推导分析,提出通过增加一对零极点,并结合理论计算确定极角与极径,在保证通带增益可控且过渡带对称的前提下,使陷波器得到更为陡峭的带阻特性,理论上可减少有用信号的损耗、提高抑制干信比. 与目前主流的时域最小均方算法（LMS）算法、基于快速傅里叶变换（FFT）的频域抑制算法和传统型时频域结合算法的仿真结果对比证明,提出的方法捕获峰噪比分别提升了53.47％、8.369％和5.907％,平均输出载噪比分别提升了5.1472 dB、2.0037 dB和0.5086 dB,在有效抑制干扰的同时,保留了更多的导航信号.      

北斗伪卫星信号的室内多径传播特性

北斗伪卫星系统因其较强的抗干扰能力和灵活机动的组网能力可以应用于室内位置服务。多径效应是影响伪卫星定位精度的主要因素,因此,掌握北斗伪卫星室内多径传播特性是抑制多径、提高定位精度的前提。本文针对北斗伪卫星特有的信号体制,利用射线追踪法,研究了室内环境下伪卫星信号路径损耗、功率角度分布等多径特性参数,通过Wireless Insite软件,构建了大型商场的三维模型,在此基础上进行了仿真试验验证。结果表明,伪卫星多径数量在非视距条件下会急剧减少,且伪卫星多径分量以相近功率值分布在特定范围的水平方向角内;同时其衰落信道模型服从小尺度衰落,符合瑞利-对数正态分布,大尺度衰落与对数距离路径损耗模型相吻合。     

北斗伪卫星信号的室内多径传播特性北大核心CSCD

北斗伪卫星系统因其较强的抗干扰能力和灵活机动的组网能力可以应用于室内位置服务。多径效应是影响伪卫星定位精度的主要因素,因此,掌握北斗伪卫星室内多径传播特性是抑制多径、提高定位精度的前提。本文针对北斗伪卫星特有的信号体制,利用射线追踪法,研究了室内环境下伪卫星信号路径损耗、功率角度分布等多径特性参数,通过Wireless Insile软件,构建了大型商场的三维模型,在此基础上进行了仿真试验验证。结果表明,伪卫星多径数量在非视距条件下会急剧减少,且伪卫星多径分量以相近功率值分布在特定范围的水平方向角内;同时其衰落信道模型服从小尺度衰落,符合瑞利-对数正态分布,大尺度衰落与对数距离路径损耗模型相吻合。     

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.     

卫星信号仿真电离层闪烁模型研究

电离层闪烁会导致地空无线电信号产生随机起伏,影响各种地空信息系统的工作性能.为了满足电离层闪烁影响效应评估的应用需求,建立了一个卫星信号电离层闪烁模型.该模型是在对闪烁信号衰落特性进行统计分析的基础上建立的,它将信道函数分为直接分量和随机多径成分两部分.模型可根据输入的电离层闪烁指数和去相关时间仿真出信号振幅和相位的变化,并可直接嵌入到各类卫星信号模拟器中,用于卫星导航、卫星通信等系统的衰落信道仿真.     

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。     

A SAR conjugate mirror

A radar transponder was constructed, which modifies the received signal such that its complex conjugate is returned to the radar, qualities of the conjugate mirror used in optics and acoustics. For a monostatic synthetic aperture radar (SAR), a perfect conjugate mirror will reflect a signal back to the radar with no phase shift due to the propagation path. The signal received by the transponder is also decorrelated from other targets, enhancing the transponder signal in the SAR image. This letter describes a transponder operated as a SAR conjugate mirror and an experiment with the European Remote Sensing 1 satellite, demonstrating the feasibility and characteristics. The significance for transponder design is addressed and possible applications discussed.     

阵元指向性对合成孔径声呐成像的影响

传统合成孔径声呐回波仿真一般仅考虑3 dB波束宽度内接收的回波信号,忽略了收、发阵元宽频带指向性调制的实际问题.针对这一问题,根据声呐收、发阵元与目标间的瞬时几何关系,研究收、发阵元指向性调制的合成孔径声呐回波仿真方法.在此基础上,结合后向投影成像算法讨论收、发阵元指向性对成像性能的影响,并类比基于加权的传统阵列信号处...     

GNSS多通道级联群时延特性对零值叠加的影响

导航信号从卫星发射到用户接收处理通道的群时延特性会对时延估计零值产生影响。目前较为普遍的做法是将各通道零值进行简单叠加得到级联通道的零值研究了级联通道时延估计零值的叠加特性零阶群时延通道与其他通道级联时奇数阶群时延通道的零值为零其他群时延通道相互级联时若对群时延系数进行约束      

基于矢量跟踪的GNSS／SINS相干深组合系统研究

为满足组合导航系统在高动态环境下的性能要求,设计基于矢量跟踪的GNSS／SINS相干深组合导航方法。利用矢量跟踪环路将所有可视卫星的跟踪和导航解算融为一体,增强通道间的辅助;高动态对载波跟踪影响更大,在通道预滤波中将码环载波环分别用独立的滤波器处理,组合滤波中采用通道间差分降低滤波状态维数,提高计算效率。引入惯导的加速度辅助本地信号参数预测,较精确地测量卫星视线方向的加速度,减小接收机在高动态时段的剩余动态,提高本地信号参数的预测精度。基于矢量跟踪软件接收机搭建相干深组合仿真系统,实验表明该方法在高动态等环境下能提高信号跟踪性能,改善系统的精度、可靠性。      

GPS软件接收机跟踪通道信号统计分析

传统的基于硬件的接收机由于芯片的封装性很难用来进行通道信号的分析研究,而基于软件无线电技术的软件接收机则很容易做到。软件接收机的跟踪通道信号统计分析可用于接收机算法的测试与比对以及卫星信号性能的分析与评估。这里搭建了GPS软件接收机L1中频数字信号处理平台,对跟踪通道输出的I、Q支路信号进行了均值、标准方差以及均方根(RMS)统计。分析了各统计值与通道对应卫星的高度角、信号强度以及噪声之间的关系。基于统计结果提出了一种估计信道信噪比的方法。最后比较了不同信号采样频率对相关三角形和导航定位解算精度的影响。     

一种有效的GNSS接收机载噪比估计方法

提出了一种I支路功率方差比方法(I branch power variance ratio,IBPVR),并详细推导了另外3种载噪比估计方法(NWPR、MM、SNV),比较了这4种方法在强信号和弱信号情况下的跟踪性能。实验结果显示,在载噪比超过50dBHz时,NWPR方法与SNV方法并未出现饱和现象,SNV方法在弱信号情况下会产生估计偏差,NWPR与IBPVR方法的估计性能比较好。     

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...     

基于EKF的北斗B1C信号数据/导频联合跟踪方法

针对北斗B1C信号在低载噪比情况下跟踪精度低的问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的北斗B1C信号数据/导频联合跟踪方法.通过构建数据/导频双通道联合跟踪模型,增加对B1C信号利用率,并在联合跟踪模型的基础上引入扩展卡尔曼滤波器,削弱传统跟踪环路中鉴别器和环路滤波器带来的跟踪误差,进一步提高跟踪环路对低载噪比信号的跟踪性能.仿真结果验证:在低载噪比情况下,相比于传统单导频通道跟踪、单导频扩展卡尔曼跟踪和联合跟踪,该方法可以有效提高跟踪精度.      

北斗B1C、B2a信号非理想性分析及接收约束建议

卫星导航信号的非理想性会导致不同接收机之间出现测距偏差,是影响卫星导航系统服务精度和完好性的重要因素。首先,针对北斗系统B1C、B2a新体制信号的非理想性进行分析,利用大口径天线采集了全部北斗三号在轨卫星播发的B1C、B2a信号（共27颗卫星）,评估了不同接收带宽、码鉴相间距下测距偏差的大小与变化特点;然后,以双频多星座星基增强服务应用为例,分析了两个信号在相应接收机中的设计约束条件。研究结果发现,在接收机常用的参数范围内,B1C、B2a信号非理想性引入的测距偏差分别不超过0.68 m、0.44 m;在测距偏差小于0.1 m的性能约束下,B1C、B2a信号可用的约束条件参数范围优于国际民航标准草案中的相关要求。     

eLoran系统新型数据调制/信道编码方案设计与评估

增强型罗兰(eLoran)系统是精确时频信息的一个重要来源,且为全球卫星导航系统(GNSS)的有效备份．本文针对目前eLoran信号调制方式较单一,数据传输速率低的问题,同时为充分运用时频资源、扩大信息播发数据量与应用范围,提出一种提高信号信息携带能力的调制方式和具有更高编码增益的信道编码方式．新型的脉冲调制方式增加仅用于数据传输脉冲组的调制方式,可实现40~200 bps的传输速率．仿真实验表明,数据信息长度为215 bit左右,LDPC编码方式能够较好地兼顾编码增益和信号帧长．