卫星导航接收机自动测试系统

为了满足卫星导航接收机整机性能快速、精确测试的需求,实现对导航接收机性能的自动测试,构建了一种基于NI PXI硬件平台,采用导航信号模拟器、虚拟仪器技术和Microsoft Visual Studio 2008软件进行开发的卫星导航接收机自动测试系统。系统实现了多导航接收机的定位精度、冷启动首次定位时间、热启动首次定位时间、捕获灵敏度、速度精度的并行自动测试。良好的人机交互界面与多接收机并行测试的稳定运行,大大缩短了测试时间,提高了测试效率。通过对北斗导航接收机大量测试,结果表明该卫星导航接收机快速测试系统对于导航接收机整机性能并行测试快速、有效。     

转发式北斗导航卫星信号性能评估的研究与实现

北斗一代在使用过程中存在隐蔽性不良,定位实时性差等问题,为了实现北斗导航信号的性能评估,相对于以往的硬件形式,如硬件接收机、频谱分析仪、矢量网络分析仪等,提出了以软件接收机的方法对北斗导航信号进行性能评估。首先分析了转发式北斗导航信号评估的意义、内容与方法,并采用软件接收机的形式进行评估;然后研究了转发式北斗导航的信号性能评估关键技术,给出了捕获、跟踪、评估参数计算的程序流程;最后根据实测数据在Linux高性能集群系统上进行了测试验证,实现了北斗导航信号的捕获、跟踪以及评估中的评估参数计算。测试结果表明,文章中的设计方法可实现北斗导航信号性能的评估,效果良好,评估内容、指标易于调整,便于软件算法参数的测试、升级,可为后续的卫星导航信号评估以及算法测试等提供了一定的依据。     

A-GPS辅助定位技术研究

A-GPS定位技术是结合地面网络资源和传统卫星导航定位,利用蜂窝网基站代为传送卫星星历等信息,提高接收机对卫星信号的捕获概率,缩短接收机首次定位时间。在研究A-GPS对接收机辅助定位技术过程中,重点分析了A-GPS对接收机信号捕获的辅助原理,分析表明,基于A-GPS的信号捕获时间可缩短为传统接收机的1/40。利用GNSS导航信号模拟器和蜂窝网基站模拟器组建了室内A-GPS模拟测试系统,通过模拟基站的信令方式将参考时间、多普勒频移预测值以及星历或历书等辅助数据传输给用户接收机,实现了辅助数据在信令通道的编码和传输。     

基于误差分析的导航信号性能评估方法

导航卫星信号性能评估是卫星导航系统性能评估的主要组成部分,与信号有关的系统性能指标包括首次定位时间、静态定位精度、接收灵敏度、抗多径性能、抗干扰性能及兼容互用性;文章在分析卫星导航系统性能与导航信号关系的基础上,建立信号性能相关指标评估模型,并进行定量误差分析,形成一套针对信号性能系列指标的综合评估方法;通过选取卫星导航民用信号进行仿真,验证了此方法的实际适用性,可以为导航信号设计和信号接收技术开发提供有效辅助手段。     

异常环境下GNSS接收机性能测试平台开发

为了验证全球导航卫星系统(GNSS)接收机在电离层异常环境下的性能是否满足相应的技术规范要求,文章设计开发了GNSS接收机性能测试平台;该平台主要由信号仿真器、轨迹发生器、误差仿真模块、待测接收机以及性能测试模块组成,可以仿真不同电离层环境下的卫星信号,从而测定接收机在不同环境下的性能;详细介绍了误差仿真模块与测试模块的设计方案,并利用信号仿真器与接收机进行测试验证,证明了该平台的有效性。     

GNSS海洋反射信号软件模拟器设计

在GNSS-R海洋遥感探测中,机载试验是一种重要手段。针对GNSS-R机载试验需要耗费巨大人力、物力以及可重复性差的问题,研究并设计了一种反射信号软件模拟器,介绍了模拟器的总体结构、流程图、关键参数、主要模块及用户界面。该模拟器在GNSS直射信号模拟器的基础上,在直射通道之外并行增加了反射信号通道。通过分析导航卫星反射信号的特点,并利用基于Z-V模型的GNSS海洋反射信号模型,配置机载GNSS海洋反射信号的时延、功率和多普勒频率等参数,从而模拟产生多颗星的多条反射信号。该模拟器可分别生成直射、反射信号两个数字中频文件,直接送入GNSS-R软件接收机进行接收处理。实验结果表明GNSS-R软件接收机的接收处理结果与设定的基于Z-V模型的相关功率曲线的相关系数为0.9977,模拟器产生的反射信号与真实信号相关特性几乎一致,能根据用户输入的不同参数模拟输出导航卫星反射信号。     

基于单神经元PID控制器的压电陶瓷控制方法

卫星地面综合测试是卫星研制过程中的重要环节,对系统功能验证及性能评估具有重要作用。传统的卫星地面综合测试系统存在研制周期长、投入较大、自动化流程不够完整、可重用性较差等不足。而北斗导航卫星地面综合测试系统采用分布式、高实时性、可配置、多主机的集成体系结构,是集计算机通讯、实时控制、实时数据处理、事后分析等功能于一体的测试系统,适用于从卫星总装集成到发射各个阶段的电气测试。通过卫星系统级的各项接口、功能、性能指标测试,表明该系统满足支持系统论证、状态确认、问题排查等测试需求,有力支撑了北斗导航卫星的成功发射和在轨运行。     

GNSS导航卫星抛物面天线系统建设与测试

导航卫星的信号质量是影响卫星导航系统精度、连续性和可靠性的关键因素,为实时监测上海地区可见GNSS导航卫星的信号质量,建成了GNSS导航卫星抛物面天线系统;该系统可以对包括北斗导航卫星系统在内的GNSS导航卫星的空间信号进行监测,分析导航卫星空间信号的质量;GNSS导航卫星抛物面天线系统主要由3.2m抛物面伺服跟踪天线、GNSS信号中频采集器、数据存储装置、监测控制平台以及相关监测设备组成;介绍了导航卫星抛物面天线系统的建设及其测试情况,测试结果表明,所建成的抛物面天线系统可以对观测范围内的各卫星导航系统的各颗卫星的导航信号进行实时信号跟踪与监测,相关技术指标达到了预期要求。     

一种通用的卫星导航信号码时延估计误差评估方法

卫星导航信号的码时延估计误差是决定系统服务性能的关键因素,迫切需要对多种不同调制与复用方式的导航信号进行全面的码时延估计误差性能评估,从而为后期的系统应用提供重要的选择依据.为此,本文提出了通用的码时延估计误差评估方法.首先,概括了导航接收机的码跟踪环路模型,根据是否匹配接收以及是否相干处理,将目前的导航接收机归纳为四种类型.其次,在假设码时延估计误差非常小的条件下,分别给出了匹配接收下相干处理和非相干处理时的估计误差以及相互之间的关系;推导了非匹配接收下非相干处理时的估计误差,并讨论了与相干处理时的关系.最后,推导了码时延估计误差的齐夫-扎凯界限,解决了估计误差不满足非常小这一假设条件时的评估.本文提出的评估方法均以导航信号的功率谱密度表示,为信号设计和接收机的研制提供了重要的理论指导,同时也给具体信号的评估带来了极大便利.仿真实验中对新一代典型导航信号的码时延估计误差做了有效评估.     

星载测量通信系统模拟器设计与实现

为了在地面对星载测量通信系统之间互联互通性能进行测试评估,设计了一种可替代星载测量通信系统的地面模拟器,该模拟器由收发信机,时频单元,信道仿真器以及管理控制计算机构成,收发信机采用双FPGA架构设计,支持星间信号的收发处理,在功能性能指标方面与星载设备具有良好的一致性,信道仿真器能够实现信号传输延时、多普勒以及衰落特性的实时仿真,可显著增强试验场景的真实性以及评估结论的可信性。互联互通试验过程表明,该模拟器功能齐全、性能可靠、操控简单并且易于搬运,试验结果有效验证了星间互联互通方案的可行性。     

频率占空比易调的模拟脉冲激光驱动技术研究

激光模拟检测技术在激光设备的检修保障中有着广泛的应用,其中激光设备接收系统接收由激光信号模拟器发出的特定波长的激光脉冲并观测接收系统的反应结果,是评价激光设备接收性能的一种有效手段。在对LED发光机理分析的基础上,提出了一种运用LED模拟某1.06 制导激光脉冲信号的方法,并创造性设计了频率占空比易调的LED激光信号模拟器驱动电路。经过实验验证,该驱动电路具有良好的频率占空比任意可调性能和较高的推广应用价值。     

基于伪相关函数的多级电平编码符号信号通用无模糊跟踪方法

针对新一代全球导航卫星系统(GNSS)中多级电平编码符号(MCS)信号存在的跟踪模糊问题,本文提出了一种通用的MCS信号无模糊跟踪方法.首先推导了不同MCS信号互相关函数的统一表达式,并给出了伪相关函数的定义;然后深入分析了实现无模糊跟踪需要满足的约束条件,推导了两路参考信号的通用构造方法以及相互之间的关系,为具体MCS信号的求解提供了极大的便利;进而给出了利用本文方法的GNSS接收机码跟踪环路模型.作为MCS信号的特例,分别讨论了本文方法在四种二进制偏移载波信号跟踪中的应用.仿真结果表明,本文方法能够有效解决MCS信号的跟踪模糊问题,具有良好的性能和广阔的应用前景.     

CCD星图模拟器的设计及验证

为了方便星图识别算法和星敏感器性能的测试,设计了一种CCD星图模拟器,开发了星图模拟软件。采用高分辨率显示设备及平行光管模拟无穷远处平行光,实现了高质量星图的模拟。通过高精度QUEST算法求解姿态,对模拟的星图进行了验证。计算了3颗以上恒星的偏航角、俯仰角和滚动角,对100幅模拟星图进行了统计分析,结果显示其定位精度已达98．1％。目前,该星图模拟器已成功用于实际项目,为后续的测试星图识别算法提供了良好的依据,并缩短了开发周期。     

飞行器GNSS接收机静电放电干扰效应分析

针对飞行器全球卫星导航系统接收机易受静电放电干扰的问题,研究了机体表面电晕放电与机务维修火花放电对接收机的干扰效应。分析了静电放电的时频域特征,使用针球电极与高压源组成的模拟器开展了电晕放电对接收机的前门耦合实验,证明了电晕脉冲产生的辐射场对接收机无明显干扰效应。基于人体金属ESD模型开展了火花放电对接收机的干扰效应实验,发现浪涌电流易导致接收机串口转换芯片电位波动,读写程序主循环卡死,应针对串口端进行静电阻抗器防护。     

Bayesian fusion of GNSS,ITS-G5 and IR–UWB data for robust cooperative vehicular localization

In the automotive domain, Cooperative Localization (CLoc) is a new promising paradigm that aims at outperforming conventional Global Navigation Satellite Systems (GNSS) in terms of positioning accuracy, robustness, and service continuity, by relying on Vehicle-to-Vehicle (V2V) communications and hybrid data fusion. However, the growing number and the variety of the sensors aboard vehicles raise unprecedented challenges, especially in the context of distributed fusion approaches. This paper thus compares parametric and nonparametric Bayesian data fusion engines (e.g., based on cooperative variants of the Extended Kalman Filter (EKF) and Particle Filter (PF), respectively), while validating a CLoc scheme suitable to Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs). More particularly, absolute position information from both onboard GNSS receiver and ITS-G5 V2V messages, as well as relative distance measurements based on the Impulse Radio–Ultra-Wideband (IR–UWB) technology, are combined into a single location solution that is hopefully more robust and more accurate than that of standalone GNSS. First, we investigate V2V ranging accuracy on a highway under real mobility conditions. In the same environment, we then provide offline validations of CLoc positioning, confirming significant performance gains through cooperation over conventional GNSS, even in case of poor initialization. In this specific context, the PF solution is thus shown to yield even better accuracy in comparison with EKF, thanks to its fine robustness against faced non-linear dynamics and non-Gaussian noise processes. Finally, we illustrate the resilience of the proposed solution under temporary GNSS denial.     

红外耦合光学系统设计

红外目标模拟器由红外目标图像发生器和投影光学系统组成。该红外光学系统是一个要求与2个导引光学系统的光学技术参数相匹配的长焦距、大视场和具有像方远心光路的中红外光学系统。叙述用于红外目标模拟器的红外耦合光学系统的设计原理，提出它与导引光学系统一起可组成放大倍率M=4.5×的红外投影光学系统，并指出IR CRT产生的图像通过红外投影光学系统可成像在导引接收器上。针对给出的红外耦合光学系统的设计特点和技术要求，光学材料选取硅（Si） 锗（Ge） 硅（Si），采用简单的柯克三片式结构完成光学系统设计。设计评价结果表明，该系统的光学性能和成像质量均满足设计指标要求。     

GNSS Reflectometry of the Black Sea Level in the Experiments at the Stationary Oceanographic Platform

The results of sea level estimation by GNSS reflectometry (GNSS-R) in the Black Sea in the experiments at the stationary oceanographic platform are presented. The influence of the layout of the antennas and the characteristics of the wind waves on the GNSS-R sea level estimates is studied with the use of multi-antenna GPS/GLONASS receiver and wire resistance wave gauge. For the selected geometry of the experiment, the threshold amplitudes and frequencies of the wind waves at which estimation of the sea level by GNSS reflectometry becomes impossible are determined.     

一种红外目标模拟器黑体辐射源选型的计算方法

在光电系统测试中目标模拟器是必不可少的测试设备,黑体辐射源是红外目标模拟器的关键部件,它的选型直接影响着红外目标模拟器的性能。从黑体探测灵敏度与系统探测灵敏度的关系,推导出黑体辐射源的温度计算公式,以此计算黑体辐射源所需的最低温度点。通过仿真验证了计算方法的正确性,为黑体辐射源的选型提供了理论依据。