北斗卫星导航接收机跟踪环技术设计与实现

跟踪环路设计是实现北斗卫星导航接收机的关键环节,为实现接收机的环路跟踪,设计了一种基于DSP+FPGA的数字BDS接收机实时高精度跟踪环路,并阐述了环路跟踪的原理和方法。采用二阶锁频环辅助三阶锁相环完成北斗载波信号的高精度稳定闭环跟踪,同时使用载波来实时地辅助码环跟踪,从而完成北斗卫星信号的实时高精度跟踪。试验结果表明,该跟踪环路能实现对北斗卫星信号的跟踪,并且环路在0.4s就进入稳态,同时具有良好的动态性能。     

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。     

不同参数下GNSS软件接收机跟踪环性能分析

针对用户接收机实际跟踪卫星信号过程中跟踪环参数设置模糊性问题,着重分析了GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机跟踪环路参数设计的范围,然后通过Matlab仿真环境对不同环路参数下信号跟踪效果进行了仿真,得出了接收机环路参数的经典取值（阻尼系数ζ=0.707,带宽BL=25 Hz）,最后通过软件接收机实验平台对实际采集到的卫星中频信号进行了跟踪验证,实验结果证明了跟踪环路参数选择的有效性。     

基于信噪比测量的欺骗干扰检测方法

在捕获北斗信号的过程中,接收机根据预先设定好的信号搜捕策略和门限值来捕获信号;欺骗干扰源通过产生虚假的相关峰和增加噪声基底,可以有效地干扰普通型北斗接收机正常的捕获工作;针对欺骗信号检测问题,在分析欺骗信号入侵对接收机噪声基底影响的基础上,提出了在捕获阶段利用信噪比(SNR)检测技术识别欺骗干扰信号的方法,并对其有效性进行了分析;仿真结果表明,采用该方法的接收机具有一定程度的欺骗干扰识别能力,为提高GNSS接收机抗干扰能力提供了有益的参考 。     

基于云计算的嵌入式人脸识别系统建构与研究

在捕获北斗信号的过程中,接收机根据预先设定好的信号搜捕策略和门限值来捕获信号。欺骗干扰源通过产生虚假的相关峰和增加噪声基底,可以有效地干扰普通型北斗接收机正常的捕获工作。欺骗信号会增加噪声基底使得真实的卫星信号埋没,同时欺骗信号相关峰可以诱导接收机捕获到欺骗信号。针对欺骗信号检测问题,在分析欺骗信号入侵对接收机噪声基底影响的基础上,提出了在捕获阶段利用信噪比(SNR)检测技术识别欺骗干扰信号的方法,并对其有效性进行了分析。仿真结果表明,采用该方法的接收机具有一定程度的欺骗干扰识别能力,为提高GNSS接收机抗干扰能力提供了有益的参考 。     

基于自适应EKF的弱GNSS信号跟踪算法

弱GNSS信号跟踪技术是卫星导航接收机关键技术之一,跟踪技术的好坏将直接影响卫星导航接收机在弱信号条件下的跟踪性能;在动态环境和先验信息不充分的情况下,由于扩展卡尔曼滤波(EKF)的固定设计使其不能满足要求,针对此不足引入一种自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)的信号跟踪算法;该自适应滤波算法能够实时监测残差或滤波器新息的动态变化,来修正观测噪声方差和状态噪声方差,以此调整滤波器增益,观测值和控制预测值在滤波结果中的权重;理论分析和结果表明,该算法能够充分利用观测信号的统计特性,克服了传统EKF算法不足,获得更好的跟踪性能。     

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。     

基于扩展卡尔曼的PDM-16QAM偏振态和载波相位快速跟踪

在偏振复用(PDM)高速光通信系统的相干检测中,需要实现信号偏振态和载波相位的快速跟踪。将扩展卡尔曼滤波器用在偏振复用16进制正交振幅调制(PDM-16QAM)光调制信号相干接收机中,成功实现了偏振态和载波相位的快速精确跟踪。在单信道112Gb/s PDM-16QAM传输系统中,数值仿真发现,扩展卡尔曼滤波器所能跟踪的最大偏振态旋转速率可达级联多模算法的100倍,而且具有很好的收敛精度,其收敛速度和精度可以通过调优参量控制。使用扩展卡尔曼滤波器跟踪100kHz线宽18 Mrad/s偏振态旋转信号时,10-3误码率(BER)对应的接收机灵敏度代价仅为0.2dB。研究了应用于长距离传输光通信系统的扩展卡尔曼相干接收的性能。     

光电跟踪系统的共轴跟踪控制技术研究

为了提高光电跟踪系统的跟踪精度,对其粗跟踪环节的共轴跟踪控制技术进行了研究。介绍了共轴跟踪控制的基本原理,分析了常用非线性卡尔曼滤波算法,并仿真比较了无迹卡尔曼滤波(UKF)和容积卡尔曼滤波(CKF)的位置和速度的预测精度。在此基础上综合UKF和CKF的优点,设计了对延迟的合成位置信号进行处理的双并联滤波器,实现了光电跟踪系统的共轴跟踪控制。利用实测数据仿真实验表明,光电跟踪系统的跟踪精度明显提高。     

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。     

用相位图分析驻波形成

波的核心是相位，驻波的关键是入射波与反射波的相位差，入射波和反射波相位随ｘ、ｔ变化的关系可用相位图（移动的斜线）表示，而相位差仅随ｘ变化，也可用斜线表示，这样即可很方便地确定波节和波腹的位置。     

Remark on Relations Between Different Non-integrable Phases

There are three non-integrable phases in literatures: Berry phase, Aharonov-Anandan phase, and Yang phase. This article discusses the definitions and relations between these three non-integrable phases.     

双模晶体相场研究形变诱导的多级微结构演化

本文采用双模晶体相场模型,计算了双模二维相图;模拟了形变诱导六角相向正方相转变过程的多级微结构演化,详细分析了位相差、形变方向对位错、晶界、晶体结构、新相形貌的影响规律.模拟结果表明:形变方向影响正方相晶核的形核位置和生长方向,拉伸时正方相优先在变形带上形核,垂直于形变方向长大,而压缩时正方相直接在位错和晶界的能量较高处形核,平行于形变方向长大;位相差对形变诱发晶界甄没过程有显著影响,体现在能量峰上为,小位相差晶界位错的攀滑移和甄没形成一个能量峰,大位相差晶界位错攀滑移和甄没因分阶段完成而不出现明显的能量峰;形变诱导相变过程中各种因素相互作用复杂,是相变与动态再结晶的复合转变.     

A multi-purpose phase modulator for one beam ESPI

This paper proposes a simple, compact, practical, less nonlinear, less decorrelation and multi-purpose phase modulator for one beam ESPI which can be used perform both phase shifting and fringe carriering techniques. Theory together with experimental demonstrations are presented.     

Geometric phase and Pancharatnam phase induced by light wave polarization

We use the quantum kinematic approach to revisit geometric phases associated with polarizing processes of a monochromatic light wave. We give the expressions of geometric phases for any, unitary or non-unitary, cyclic or non-cyclic transformations of the light wave state. Contrarily to the usually considered case of absorbing polarizers, we found that a light wave passing through a polarizer may acquire in general a nonzero geometric phase. This geometric phase exists despite the fact that initial and final polarization states are in phase according to the Pancharatnam criterion and cannot be measured using interferometric superposition. Consequently, there is a difference between the Pancharatnam phase and the complete geometric phase acquired by a light wave passing through a polarizer. We illustrate our work with the particular example of total reflection based polarizers.     

A multi-purpose phase modulator for one beam ESPI

This paper proposes a simple, compact, practical, less nonlinear, less decorrelation and multi-purpose phase modulator for one beam ESPI which can be used perform both phase shifting and fringe carriering techniques. Theory together with experimental demonstrations are presented.     

Photorefractive Multi-Beam Induced Phase Conjugation

We demonstrate the simultaneous phase conjugation of multiple beams incident on the a face of a photorefractive barium titanate crystal. The input beam power, angle and position were set so that no phase conjugation occurs unless a switchable incoherent inducing beam is present on the — c face of the crystal. The use of the inducing technique with two mutually pumped phase conjugations for four input beams, or one self-pumped and one mutually pumped phase conjugation for three input beams can be performed in a crystal. Unlike the setup of conventional phase conjugation, which requires more precise arrangements, the novel setup of the multi-beam induced phase conjugation is relatively relaxed. The mechanism responsible for our discovery is qualitatively explained, and possible applications are mentioned.     

低频位相误差新校正方法模拟研究

 就多程放大系统中产生的低频位相噪声，提出用位相补偿反射镜来进行补偿的静态校正方法。用随机位相屏模拟光学元件产生的低频位相噪声，建立光传输模拟模型，引入等效位相片的概念，将数个光学元件对位相的影响简化为等效位相片，在此基础上对位相补偿反射镜的校正原理进行阐述。进而对双程光路校正过程进行了模拟研究，得到了很好的校正效果。     

激光束低频畸变波前模型的计算模拟

 在分析强激光束低频位相噪声特点的基础上,采用位相均方根梯度表征激光束的低频位相噪声并结合随机位相屏构建相应的畸变波前模型。通过模拟计算,给出低频位相噪声的均方根梯度与聚焦光斑尺寸的初步规律。     

Study on optical characterization of TGB and reentrant smectic-A phases in binary mixture of two liquid crystals

In this work, our investigation is to study the optical and thermal properties of the binary mixture of cholesteric and nematic compounds, namely, cholesteryl nonanoate and p-methoxybenzylidene-p-ethylaniline, which exhibits a very interesting liquid crystalline twisted grain boundary (TGB) phase and reentrant smectic-A phase. The chiral liquid crystalline TGB phases and reentrant smectic-A phases have been observed at different concentrations and at different temperatures. The existence of TGB and reentrant smectic-A phases is confirmed by differential scanning calorimetry and optical microscopic studies. The variation of optical anisotropy has been discussed. The helical pitch of the cholesteric phase has also been discussed.