一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法

针对多模多频接收机面临同时处理大量数据的压力,提出了一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法。插值方法分别用拉格朗日和三次样条,三次样条端点的一阶导数采用“差分法代替求导法”来确定。首先由插值方法得出每隔1s的卫星坐标、速度、钟差、频漂和伪距测量值,然后基于单星授时方法计算出静止接收机钟差,接着用卡尔曼滤波算法对接收机钟差和频漂进行预测,最后将预测的接收机钟差与加拿大空间参考系统( CSRS )提供的精密接收机钟差数据进行比较。结果表明,拉格朗日插值由于存在龙格效应,其接收机钟差的抖动幅度比三次样条略大,它们与CSRS钟差数据相比,均方根误差在3 ns之内。     

基于二次差频的多频连续波测距方法研究

多频测距解模糊的实现方式通常有两种:二次差频和参差双频.二次差频测距具有原理简单、接收机和发射机设计相对容易等优点.本文对二次差频测距的基本原理进行了详细推导,并对正确解模糊对信噪比的要求给出了理论分析,最后通过仿真实验验证了该方法的有效性,为多频连续波测距雷达的设计提供了一定的理论依据.     

多频连续波雷达二次差频测距法的改进

在一定的信噪比下,二次差频测距法只有增加频点数才能增大测距范围或提高测距精度.本文从二次差频测距的基本原理出发详细推导了二次差频法正确测距对输出信噪比的要求,给出了测距精度与输出信噪比之间的关系,然后提出了一种新的差频测距算法——频差组合法,在相同的信噪比和频点数不增加的情况下,提高了测距性能.最后通过仿真,验证了该算法的有效性.     

多模多频卫星导航接收机数据处理技术研究

卫星导航系统的不断升级完善加快了导航接收机的更新换代,导航接收机数据处理技术也需要进行不断完善。针对多模多频导航接收机数据处理技术中的多模多频导航定位技术、数据输出技术和远程加载技术进行了深入研究。多模多频导航定位技术中提出了采用"高内聚、低耦合"定位处理流程,所有通用处理方法不进行系统区分,实现了各处理方法独立无耦合;针对卫星导航系统频点的增加导致观测信息数据协议包较长的问题,设计了一种伪距增量的方式进行数据传输协议;针对多模多频导航接收机含有多FPGA和多DSP芯片的特点,设计了一种基于CRC校验方式进行远程加载,具备加载速度快和成功率高等优点。     

基于卫星时频的高精度测频系统设计

双同步测量是实现高精度频率测量的一种有效方法。本文提出基于卫星时频技术的双同步频率测量电路架构,利用软件对双同步测量电路进行了仿真,采用U-blox公司的高精度时钟模块LEA-5T和CD4046等器件构建了系统样机。实验结果表明,所设计的系统能实现频率的高精度测量。     

基于最小二乘融合估计的双星时频差定位

针对单参考站条件下具有测量误差和星历误差时定位精度不高的特点,提出了一种基于多次观测数据的最小二乘融合估计定位算法,该算法无需增加观测条件即可有效提高辐射源定位精度.分析了测量误差、星历误差对单参考站单次定位及融合定位精度的影响,推导了测量误差、星历误差对定位误差的传递公式,提出了含星历误差影响的最小二乘融合估计加权算法.通过Monte-Carlo仿真验证了误差分析结果和定位算法,并比较了加权最小二乘估计定位和单次定位的性能.仿真试验表明:在相同观测精度条件下,加权最小二乘融合定位可极大地提高辐射源定位精度,最大提高10倍以上.     

基于带宽协调的多波束卫星同频组网技术

多波束卫星广泛采用三色/四色等传统频率复用方案,建立了多波束卫星系统模型,并将地面移动通信中的同频组网技术引入多波束卫星通信系统中,提出了一种基于带宽协调的频率复用技术。该技术将系统资源分配分为波束间资源分配和波束内资源分配,波束间资源基于部分频率复用方法进行分配,波束内资源采用均匀方式和基于注水算法2种方式进行分配。仿真结果表明,相比于传统复用技术,所提出的基于带宽协调的频率复用技术在系统总吞吐量性能方面有较大提升。     

高低轨双星定位中的时变时频差参数估计

针对卫星干扰源高低轨组合双星定位中,同步和低轨卫星相对干扰源的径向速度差值大、变化快,引起的时频差定位参数时变的问题,分析出同步、低轨卫星到干扰源的径向距离之差随时间的变化近似满足匀加加速运动模型,据此建立了两卫星平台接收信号的表达式,解析了径向速度、加速度和加加速度差各自对信号包络和载频部分的影响,并在此基础上结合互模糊函数提出了一种基于运动补偿的时变时频差参数估计方法,仿真和试验结果表明了该方法能够有效消除运动参数的影响,准确地估计出时频差定位参数,并能逼近时差、频差估计精度的理论下界。      

基于DFT的PSK信号载波频差估计算法

研究在噪声中高精度估计PSK信号载波频差的问题，本算法首先利用非线性变换使PSK信号转化为单频信号，然后用分段DFT频谱的相位差信息，达到精确估计载波频差的目的，仿真表明效果良好，且便于实现。     

基于模糊函数频率轴投影的CDMA信号时/频差估计

对地面辐射源的定位可以通过估计两颗卫星接收信号的时差和频差来实现。CDMA信号具有带宽大、数据长的特点,传统的时差和频差估计方法运算量大,难以实时处理。利用CDMA信号模糊函数具有图钉型的特点,对两路CDMA信号的模糊函数在频率轴上进行投影,根据投影峰值位置估计两路CDMA信号中各用户的频差,再对信号补偿频率后通过一次相关估计各用户的时差。由于模糊函数在频率轴上投影的计算可以通过若干次FFT快速实现,因此本文提出的算法相对传统的二维搜索模糊函数峰值的算法运算量显著降低。仿真结果表明,该方法能够快速精确地估计出CDMA信号中各用户的时/频差。     

基于FFT实现短波扩频系统载波频差估计

短波扩频系统中,由于伪码速率低,加上频率源不稳定及多普勒频移的影响,收发端载波往往存在一定频差,使得PN码无法同步。针对这种情况,提出了对正交下变频后I,Q两路信号相乘的结果做快速傅立叶变换来估计频差的方法。这种方法简单易行,且不受PN是否同步的影响,可以把收发端载波频差控制在很小的范围内。     

单星频差无源定位技术原理及仿真

鉴于卫星技术的快速发展和广泛应用,利用卫星无源定位系统以适应当今高科技战场对电子战武器的隐蔽攻击的需求已经成为一个重要的发展方向,而单星无源定位系统具有成本低、灵活性好等优点,成为研究的热点.研究单星频差无源定位原理和定位方法,针对定位模糊问题提出了解决方案,分析了影响定位精度的因素并推导了定位的理论误差和圆概率误差.     

基于Radon-Ambiguity变换的LFM信号时/频差快速联合估计

提出了一种基于Radon-Ambiguity变换(Radon-Ambiguity Transform, RAT)的线性调频(Linear Frequency Modulated, LFM)信号时/频差快速联合估计的算法.根据LFM信号在多个不同角度上的RAT峰值位置建立一组以信号间时差和频差为未知量的方程组,求解方程组即可得到时/频差的估计值.对于存在噪声的信号,RAT误差会导致方程组不能直接求解,为了抑制噪声干扰,采用最小二乘法估计时/频差.本文算法无需计算二维平面上各点的模糊函数值,并且由于离散RAT可以通过快速傅里叶变换快速实现,具有所需运算量低的优点.仿真实验表明,相比于常见的基于模糊函数峰值搜索的时/频差估计算法,本文算法在保证时/频差估计精度的同时能够显著提高运算效率.     

线性调频信号时/频差快速联合估计方法

提出了一种线性调频(Chirp)信号时/频差估计算法。首先估计Chirp信号互模糊函数中脊线的位置,再通过频率补偿使脊线通过原点,进而通过搜索信号在分数阶傅里叶变换域上的相关峰来代替沿脊线搜索模糊函数峰值的过程,最终获得时/频差的估计。该算法由于采用一维搜索,并且可用快速傅里叶变换实现,因此所需运算量显著降低。对于多分量Chirp信号,根据脊线位置的不同,算法能够分别估计出各分量信号的时/频差。仿真实验表明,该算法能够精确估计Chirp信号的时/频差,并且随着信噪比的提高,时/频差估计值的均方根误差逐渐接近克拉美罗下界。      

一种模糊函数时频差联合估计快速算法

直接相关时延估计方法仅适用于接收站和辐射源都相对静止的情况,若接收信号存在多普勒频差则会严重影响时差(TDOA)估计精度,为解决相关时延估计方法的局限性,采用基于模糊函数的时频差联合估计方法,并针对模糊函数计算量巨大的问题,提出一种变时频分辨率峰值搜索方法。利用GPU并行计算架构实现来实现算法,以提高算法效率,加快算法收敛速度。仿真试验结果表明了算法的有效性。     

双星时差频差定位系统中的多信号定位技术

通过计算并分析多信号的互模糊函数,证明了双星时差频差定位系统同频多信号定位的可行性;提出了计算双星定位系统可同时分辨的同频信号个数的公式,估算了卫星系统的同频多信号分辨能力,并给出了同频多信号互模糊函数图;最后,提出了一种多信号定位高效实现方法,其思想是先估计信号个数,再计算局部区域互模糊函数.该方法已得到了工程验证.     

基于差频原理的声光移频器

描述了声光移频器的特点及应用,依据一般声光移频器移频频率大于20MHz的局限性,提出了一种基于差频原理的声光移频器,介绍了其工作原理、光路设计及电路设计,在1 550nm波长下,得到了衍射效率>60%,移频频率±1MHz,频率稳定度优于10-6/2h的测试结果。     

GPS卫星导航系统多频姿态测量技术研究

GPS全球卫星导航系统现代化工作,为多频姿态测量接收机的研制提供了基础条件。针对低轨卫星、导弹、飞机和舰艇等平台对姿态测量的使用需求,给出了由天线单元、测量单元和姿态解算单元构成的多频姿态测量接收机总体方案。研究了基于GPS多频组合噪声残差法实时探测与修复周跳、基于几何约束的单历元模糊度解算等关键技术,并给出了详细的计算方程和流程。对GPS单频定姿接收机和多频定姿接收机进行静态试验,证明后者在测姿精度和解算成功率方面都优于前者。     

基于GNSS多卫星观测量的快速校时方法

本文提出一种多星粗校时完好性算法并且选取MEO卫星进行实验,该方法首先通过计算所接收到的各卫星之间的传播时延差值并将卫星按要求分组,随后判断原始观测数据中是否有错误数据,最后通过拥有最大卫星数的组内各卫星传播时延差值来判断正确卫星颗数,该算法可应用在卫星导航接收终端类设备的研制中。接收机传统的自主完好性等方法,是在接收机完成定位解算以后,接收到的卫星数量超过了所需的最少四颗的要求,利用这一信息冗余特性,可以进行检测是否有故障,并且识别出故障卫星。但是该方法在接收机能够定位之前,也就是收齐星历之前的30s,无法通过这类方法进行检测故障,只能利用各个卫星之间的测距值相互规律进行识别。     

线性调频信号时/频差估计算法

提出了一种新的快速估计线性调频信号时/频差的算法.该算法将抽取的自模糊函数与Radon变换结合估计线性调频信号的调频率, 通过分数阶傅里叶变换估计出模糊函数脊线与频率轴交点位置, 应用解调频沿脊线搜索模糊函数峰值.对于接收信号中存在多分量的情况, 根据其模糊函数脊线位置的不同, 该算法能够分辨各分量信号, 并分别精确估计出各分量的时/频差.由于只需一维搜索模糊函数峰值, 并可用快速傅里叶变换实现, 该算法大大减少了运算量.仿真实验表明, 随着信噪比的提高, 该算法估计的时/频差均方误差逐渐逼近克拉美-罗下界.