直接序列扩频系统中数字Costas环的设计与实现

主要针对直接序列扩频系统(DSSSS)的载波同步,研究了数字Costas环的设计和实现方法.介绍了数字Costas环的结构和其提取载波频率和相位、实现载波同步的基本原理.以典型的二阶连续系统的离散数字化方法为基础,分析了线性数字锁相环(DPLL)的参数设计方法,为非线性的数字Costas环的设计提供了参考.提出了一种在高速数字信号处理器(DSP)中数字Costas环的软件实现方案;经过试验验证,能够实现载波同步,并且应用更加简单、灵活,性能更加稳定.     

基于LabWindows/CVI的ASK＋DPSK数字信号的解调实现

为实现软件无线电中频数字解调功能,采用矢量信号发生器产生ASK信号,使用PXI-9820以60 MHz对ASK信号进行数据采样,基于LabWindows/CVI软件平台设计人机对话面板,自主编码产生ASK+DPSK数字信号.设计解调程序模块对ASK信号予以载波恢复,并完成对ASK+DPSK数字信号的解调.仿真结果与设计编码相符合,该平台的数字化方案实现载波恢复可以有效地消除多普勒频移对解调结果的影响.     

陆基无线扩频定位系统中伪随机码设计

讨论了无线扩频定位系统的关键技术之一——扩频码的设计与实现。首先从实验的角度基于Logistic映射，分析了其所生成的混沌序列的部分相关特性及平衡性，给出了计算机仿真结果；最后从工程角度给出了易于实现的平衡Gold码的设计方法。     

基于GP4020的GPS接收机软件设计

介绍了一种基于ARM的GPS接收机的开发过程，对接收机的软件设计和信号处理技术进行了详细的阐述，给出了软件结构和程序流程图。为了能够快速地对扩频信号进行捕获跟踪，采用了四相鉴频器、符号叉积频率跟踪算法和科斯塔斯环混合进行载波跟踪的变带宽跟踪策略。实验证明，采用本方案设计的GPS接收机能较好地完成信息提取与处理任务。     

一种基于半毫秒积分的动态北斗信号载波频率牵引方法（英文）

针对动态下北斗信号频繁比特跳变引起锁频环鉴频错误进而导致环路失锁的问题,提出了一种基于半毫秒积分的载波频率牵引方法。在每毫秒的载波频率牵引过程中,首先提取两组位于同一数据比特时延下的半毫秒相关积分值,然后采用四象限反正切鉴频器对两组半毫秒相关积分值进行鉴频,再根据鉴频结果调整载波数控振荡器输出的本地载波频率,实现大范围载波频率牵引。以动态条件下北斗B3I信号为研究对象,进行了跑车试验和高动态环境模拟仿真试验,试验结果表明,所提出的方法不仅克服了比特跳变对锁频环的影响,同时将载波频率牵引范围扩大为传统方法的四倍左右(动态跑车实验验证了872.5 Hz下的有效性),适用于动态环境下的北斗信号处理,并且算法复杂度较低,易于工程实现。     

基于双滤波器结构的基带信号预处理滤波模型

对于级联式INS/GPS深组合导航系统,用修正后的惯导解算信息和星历信息计算的载波NCO控制量精度无法满足载波跟踪的要求,通常利用基带信号预处理滤波器的估计结果直接闭合载波环。传统的基带信号预处理滤波模型采用的是单一滤波器,因滤波器状态的相互耦合和滤波算法本身的限制,滤波估计的精度很难实现载波跟踪。基于双滤波器结构的基带信号预处理滤波模型,在传统单一滤波器基础上,新增一个3维滤波器用于闭合载波环,仿真结果表明了该方法的有效性。     

GPS软件接收机宽载噪比载波频率精确捕获策略

为给GPS软件接收机的跟踪环提供精确的初始条件，捕获后得到的载波频率应在几十Hz范围内，所以必须寻找一种既能精确测量载波多普勒频移，又能有较快运算速度的方法。针对这一特点，提出了一种载噪比较高时采用相位测量和较低时采用长相干处理的载波频率精确估计策略。利用Matlab 仿真产生的卫星中频数据作为数据源对该策略进行验证，结果表明当输入信号的载噪比大于35.5 dB·Hz的时候，相位测量算法得到的多普勒频率值的误差保持在约10 Hz之内。对于微弱信号的捕获，如果将相干处理的时间从200 ms扩展到600 ms，捕获频率的误差从3 Hz减小到0.5 Hz。此外，与传统的FFT方法相比，该方法的加法和乘法运算量分别降低了96.2%和35%。测试结果体现了该算法的有效性和优越性。     

下一代GNSS导航系统中的MBOC调制及性能分析

下一代全球导航卫星系统中将采用混合二进制偏移载波信号调制方式,其中Galileo E1 OS拟采用复合副载波调制技术,GPS L1C拟采用时分多副载波调制技术。针对混合二进制偏移载波信号调制方式,首先对相关调制技术进行了描述,并通过Matlab仿真,分别从功率谱密度、热噪声码环跟踪误差和多径误差包络三方面,将MBOC(6,1,1/11)与伽利略系统最初拟采用的BOC(1,1)和传统GPS导航系统中的BPSK(1)信号调制方式性能进行了对比分析。结果显示,MBOC(6,1,1/11)具有更加丰富的高频分量和更好的自相关特性,且热噪声码环跟踪误差性能和抗多径性能均优于BOC(1,1)和BPSK(1)调制。     

基于射频前端的GPS软件接收机设计与验证

介绍了基于硬件射频前端的GPS软件接收机设计与验证。针对GPS串行的搜索算法速度慢的缺点，采用了高速的并行码相位搜索算法；设计和实现了码跟踪环和载波跟踪环，并用载波环路来辅助码跟踪环路；综合考虑接收机的动态性和噪声影响，采用最优化设计思想，设计了GPS软件接收机最优环路带宽。采用GPS中频信号采样器采集实际GPS数据，对搜索和跟踪算法进行了验证。测试结果证明所设计的搜索和跟踪方法是有效的，使得用户在微弱信号处理、多路径处理和发展新的算法等方面具有更大的灵活性，为实际的高性能硬件GPS接收机设计提供的重要的基础。     

旋转加速度计式重力梯度仪输出解调与滤波

重力梯度仪是对地球表面微小重力梯度变化进行连续测量的仪器。由于核心敏感元件加速度计工艺与性能水平限制,以及多环节安装误差等因素导致系统实际输出信号中包含了大量噪声,且信噪比极低,为了能够在强噪声中有效提取真实的重力梯度信号,需在信号解调过程中降低谐波干扰引起的测量偏差。结合误差产生机理,分析比较了不同的解调方法对重力梯度信号解调的影响,明确了合理的信号解调手段。同时,在数据处理过程中增加带通滤波环节,进一步降低动态噪声对系统的影响。结合动态摇摆实验数据的仿真验证结果表明:上述措施对重力梯度仪原始观测数据的噪声抑制具有明显效果,测量偏差在一定程度上得到解决,解调后信号的噪声幅度下降至20%,提高了系统的空间分辨率,具有工程化应用意义。     

基于多周期测量的四频差动激光陀螺高精度信号解调

分析了四频差动激光陀螺信号的解调原理，针对采用频率测量计数解调方法存在脉冲量化造成的角速度测量分辨率低的问题，改用多周期测量来代替频率测量，大大提高了四频差动激光陀螺信号的解调精度。通过数字滤波器滤波处理，可以减少随机噪声干扰，进一步提高精度。为满足实时性要求，该方法采用FPGA来实现。实验表明，此方法提高了四频差动激光陀螺角速度测量分辨率，为快速高精度方位自对准奠定了基础。     

联合卡尔曼滤波及其在综合惯性导航系统初始标定中的应用

本文针对由ＩＮＳ及ＥＳＧＭ 组成的综合惯性导航系统的特点,设计了该系统标校阶段的 联合卡尔曼滤波器。文中给出了该联合卡尔曼滤波器的结构及其算法,该算法具有计算量少、 数据传输量小的优点。理论分析及仿真结果表明该联合卡尔曼滤波算法具有全局最优性,能够 满足系统的标定精度要求,且应用该联合滤波器可大大提高系统的容错性。     

地形辅助/惯性/GPS组合导航系统的可视化仿真研究

研究了多传感器信息融合技术在地形辅助／惯性／GPS组合导航系统中的应用，并在此理论基础上，采用一种新的仿真方法研究该组合导航系统，即采用多种高级语言混合编程，对该组合系统进行可视化仿真。仿真结果表明：采用联合滤波器的地形辅助／惯性／GPS组合系统具有较高的导航精度，最终达到可视化仿真研究的目的，从而对组合系统性能的研究起到了积极的推动作用。     

基于人工神经网络的亚格子应力建模

亚格子(SGS)应力建模在湍流大涡模拟(LES)中有着极为重要的作用. 传统亚格子应力模型存在相对误差较大、耗散过强等问题. 近年来, 计算机技术的发展使得人工神经网络(ANN)等机器学习方法逐渐成为亚格子应力建模型的新研究范式. 本文着重考虑滤波宽度及雷诺数影响, 在不可压缩槽道湍流中建立了亚格子应力的ANN模型. 该模型以滤波后的直接数值模拟(fDNS)流场物理量及滤波尺度为输入信息, 相应滤波尺度下的亚格子应力为输出量. 通过对不同滤波尺度及不同雷诺数数据的训练, ANN模型能够给出与直接数值模拟(DNS)高度吻合的亚格子应力. 此外, 模型在亚格子耗散等非ANN建模量上也有着优异的预测性能, 与基于DNS获得的对应物理量的相关系数大都在0.9以上, 较梯度模型及Smagorinsky模型有明显提升. 在后验测试中, ANN模型对流向平均速度剖面的预测同样优于梯度模型、Smagorinsky模型及隐式大涡模拟(ILES)等传统LES模型. 在脉动速度均方根预测方面, 除了某些法向位置外ANN模型的性能整体上相对其他3个模型有所提升. 然而, 随着网格尺度的增大ANN模型预测的结果与fDNS结果的偏差逐渐增大. 总之, ANN方法在发展高精度亚格子应力模型上具有很大的潜力.      

Uncertainty quantification in LES of channel flow

In this paper, we present a Bayesian framework for estimating joint densities for large eddy simulation (LES) sub‐grid scale model parameters based on canonical forced isotropic turbulence direct numerical simulation (DNS) data. The framework accounts for noise in the independent variables, and we present alternative formulations for accounting for discrepancies between model and data. To generate probability densities for flow characteristics, posterior densities for sub‐grid scale model parameters are propagated forward through LES of channel flow and compared with DNS data. Synthesis of the calibration and prediction results demonstrates that model parameters have an explicit filter width dependence and are highly correlated. Discrepancies between DNS and calibrated LES results point to additional model form inadequacies that need to be accounted for. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

GPS／捷联惯性组合导航系统的一种半实时算法

本文讨论了ＧＰＳ／捷联惯性组合导航系统的原理和特点，针对其理论仿真和工程实现中的衔接问题，提出了一种半实时算法。该算法既继承了理论仿真方便、直接的优点；又充分利用了实测数据。系统调试成功后，可以直接将全套软件转换到导航计算机中。文中给出了半实时算法的原理和方案，讨论了组合卡尔曼滤波器的实现和ＧＰＳ仿真器、航迹仿真器、惯性器件等的设置。最后给出了有关结论。     

惯导系统初始对准的非线性滤波算法

本文推导了方位误差角比较大时惯导系统初始对准的误差方程,在这个误差中包含了非 线性的部分。在方位误差角较小时,可将非线性的对准方程简化为线性的对准方程。用卡尔曼 滤波对线性系统进行仿真,用扩展卡尔曼滤波、迭代滤波、二次滤波对非线性系统仿真。比较仿 真结果可见,扩展卡尔曼滤波可大大提高方位对准的精度,而迭代滤波、二次滤波在方位角上 又比扩展卡尔曼滤波的精度高。     

改进遗传人工神经网络在组合导航中的应用

鉴于常规卡尔曼滤波算法组合导航系统数据融合算法中,存在易于发散的缺陷,尝试将遗传优化人工神经网络引入组合导航系统中.针对传统遗传算法存在的易早熟、算法稳定性差、固定的交叉和变异概率影响收敛效果等缺点,采用浮点式编码方式,两两竞争的选择策略、引入突变操作、重新定义交叉算子和自适应的交叉变异算子等措施进行了遗传算法的改进.仿真结果表明,改进后的算法更为有效,并且精度与常规卡尔曼滤波算法相当.