基于北斗导航信号的高轨卫星定位性能分析

随着我国自行研制和发展的北斗卫星导航系统的日益成熟,利用北斗导航系统对高轨卫星定位正逐渐成为研究的热点。对基于北斗导航信号的高轨卫星定轨性能展开研究,首先对高轨卫星建立动力学模型,然后对北斗信号传播链路建模,对导航卫星的接收功率、可见性、定位精度因子(DOP值)、多普勒性能建立相应的模型并开展仿真研究。仿真结果表明:高轨卫星GEO、HEO星载接收机接收功率分别为-174d BW和-180d BW时,可见星数至少4颗,满足导航定位需求;GEO的平均几何精度因子(GDOP)的均值为31.9535,HEO的平均几何精度因子(GDOP)为25.2012;GEO的多普勒频移范围约为8k HZ,HEO的多普勒频移范围约为31k HZ。该研究为后续弱信号捕获跟踪提供了理论依据和数据支撑。     

导航卫星信号功率测量方法

采用码分多址体制的卫星导航信号功率是反映卫星信号完好性重要指标,实际测量中各类噪声影响了信号功率测量精度.首先对导航卫星信号功率测量接收机组成原理进行阐述,分析噪声对信号功率测量的影响,进而提出了基于参考标准信号的功率测量方法.实际工程应用表明,新方法克服了噪声的影响,有效提高了测量精度.     

GPS III首星信号结构及其特性分析

导航信号是连接空间卫星和地面用户端的枢纽,是卫星导航定位系统中最重要的部分之一,其优劣直接影响后续的定位、测速、授时等性能。该文利用国家授时中心40 m高增益天线对GPS III首星进行多次信号采集及比对分析工作,从GPS III L1频点调制矢量及频谱分布入手,对L1频点载波相位存在“滑动”现象进行了深入剖析,得出该现象主要源于L1M信号。利用C/A码解析出授权信号M码,定量分析了L1频点信号分量的S曲线过0点偏差以及功率占比,其中L1M S曲线过0点偏差达到0.058 ns,信号功率占比最高可达6.78。该文研究成果可为研究新一代GPS信号的调制方式提供支撑,也可为后续北斗导航卫星系统信号体制设计以及信号质量评估方法提供参考。     

GEO卫星对北斗终端定位精度影响仿真分析

北斗导航系统比GPS、GLONASS等其他导航系统多了地球同步轨道(GEO)卫星,GEO卫星信号的调制方式和编码格式和非GEO卫星有着很大的区别,有助于增强导航与定位。文中通过多个GEO和非GEO卫星组合的测试场景,重点仿真分析了在选定的定位精度因子下GEO卫星和非GEO卫星对北斗终端定位精度的影响。结果表明GEO卫星有助于提高定位精度,尤其是当参与定位的卫星数较少时,GEO卫星参与定位可提高20%以上的定位精度。     

卫星广播信号上重叠发射导航增强信号的方法

提出了一种在卫星广播信号上重叠发射卫星导航增强信号的方法,将差分校正数据经过扩频后发射出去,与卫星广播信号进行频谱重叠,一起经卫星转发。通过参数设计和性能仿真可知,差分增强信号对广播信号的接收解调影响很小,差分接收机可以通过串行干扰抵消的方法从混合信号中提取出差分增强信号,实现解扩与辅助测距,解扩得到的差分校正数据可直接用于差分定位。当混合功率比为26 dB时,捕获概率达99.99%,测距精度为10.67 m,表明了此方法的可行性。     

GPSⅢ首星信号结构及其特性分析

导航信号是连接空间卫星和地面用户端的枢纽,是卫星导航定位系统中最重要的部分之一,其优劣直接影响后续的定位、测速、授时等性能.该文利用国家授时中心40?m高增益天线对GPSⅢ首星进行多次信号采集及比对分析工作,从GPSⅢ?L1频点调制矢量及频谱分布入手,对L1频点载波相位存在"滑动"现象进行了深入剖析,得出该现象主要源于L1M信号.利用C/A码解析出授权信号M码,定量分析了L1频点信号分量的S曲线过0点偏差以及功率占比,其中L1M?S曲线过0点偏差达到0.058?ns,信号功率占比最高可达6.78.该文研究成果可为研究新一代GPS信号的调制方式提供支撑,也可为后续北斗导航卫星系统信号体制设计以及信号质量评估方法提供参考.     

GNSS信号接收机的构件初识──GNSS导航信号的收发问题之十

GNSS信号接收机是GNSS导航卫星的用户设备,是实现GNSS卫星导航定位的终端仪器。它是一种能够接收、跟踪、变换和测量GNSS卫星导航定位信号的无线电接收设备,既具有常用无线电接收设备的共性,又具有捕获、跟踪和处理弱达3.5E-16W~2.5E-17W卫星微弱信号的特性。为此,GNSS信号接收机的构件必须满足这种捕获、跟踪和测量GNSS信号的需求。     

卫星导航信号异常对信噪比的影响

研究了卫星导航信号异常对导航接收机信噪比的影响。根据卫星导航异常信号3个2OS(Second-Order Step)模型,即TMA(ThreatModelA)、TMB(Threat Model B)和TMC(Threat Model C),分析了其相关峰特性,然后推导得到了3个模型下异常导航信号信噪比与正常信号信噪比之差,并在模型参数取值范围内进行了数值分析。结果表明,TMA模型信号异常会造成信噪比损失,而TMB和TMC模型信号异常在某些情况下则对信噪比有增强作用,因此信噪比不能作为2OS模型卫星导航信号异常的监测手段。     

基于子空间投影的导航干扰抑制与信号增强方法研究

电磁环境日益恶劣且到达接收机的导航信号非常微弱，导航接收机的输出性能受干扰影响非常明显，因此在干扰背景下提高导航接收机的输出性能是十分重要的。阵列信号处理中的传统抗干扰方法包括采样协方差矩阵求逆 SMI(Sample Matrix Inverse)方法、最小均方误差 LMS(Least Mean Square)迭代方法、功率倒置 PI(Power Inverse)算法等，这些方法具有较高的抗干扰性能，但抗干扰后对信号增强没有效果。本文在子空间投影抗干扰方法的基础上，结合导航信号相关性特点，对子空间投影后信号进行运算，构造最优相关峰矢量，利用该矢量进行波束合成，实现导航信号增强的目的。对实测数据处理可知，该方法可以有效提高抗干扰后导航信号强度。     

一种卫星通信低速突发信号隐蔽性增强方法

突发通信在卫星重叠通信中应用较多,而接收端天线的能力较弱时需要占用较大的卫星功率,导致突发信号易被发现.基于重叠通信思路,研究了一种低速扩频突发信号的隐蔽性增强技术,并结合理论分析,给出了具体实施方法,进行了Matlab仿真.仿真结果表明,在基本不影响解调性能的情况下,采用基于频谱感知的隐蔽性增强策略,可以使带内功率波...     

一种北斗联合低轨星座的导航增强方法研究

单纯依靠北斗导航系统提供定位导航授时服务,存在卫星信号落地功率低、易受遮蔽和阻断的不足。针对此问题,研究了一种北斗联合低轨星座实现导航增强的系统架构;提出了一种新的适应严重遮蔽或干扰条件下,基于到达时间(TOA)和到达频率(FOA)联合观测的定位解算算法;对高中低轨混合星座条件下的覆盖特性和精度衰减因子进行了仿真分析。分析结果表明,用户可见星数平均增加了64.2%,位置精度衰减因子(PDOP)平均改善了28.7%。研究结果可为下一代北斗的论证设计与研制建设提供参考借鉴。     

卫星导航系统入站干扰信号的综合分析

本文首先介绍了在使用GEO卫星组网的某卫星导航系统中卫星入站干扰信号的特征,然后结合2012年3月2日～3月9日一周的入站干扰电平数据,采用抗差谱分析方法进行了详细分析。结果表明：入站干扰信号电平含有明显的周期变化,主周期是2．67天、1．52天、1．07天、0．82天和0．50天的周期变化,其中2．67天和1．52天周期变化的贡献相对较大。     

基于拓扑和位置感知的卫星导航增强信息播发网络构建研究

It is an effective method to broadcast the augmentation information of satellite navigation system using GEO technology. However, it becomes difficult to receive GEO signal in some special situation, for example in cities or canyons, in which the signal will be sheltered by big buildings or mountains. In order to solve this problem, an Internet based broadcast network has been proposed to utilize the infrastructure of the Internet to broadcast the augmentation information of satellite navigation system, which is based on application layer multicast protocols. In this paper, a topology and position aware overlay network construction protocol is proposed to build the network for augmentation information of satellite navigation system. Simulation results show that the new algorithm is able to achieve better performance in terms of delay, depth and degree utilization.     

DSSS/QPSK信号盲检测方法仿真

采用功率谱检测法,自相关检测法和高阶累计量检测法对低信噪比下DSSS/QPSK信号进行检测方法。计算机仿真表明,功率谱检测法在信噪比较低时失去了检测能力,而充分利用了伪随机码周期特性的自相关检测法和高阶累计量检测法的检测性能较优,高阶累计量法由于其更好的抑制噪声特性显示出更好的性能。同时,文中比较了DSSS/BPSK信号和DSSS/QPSK信号在相同检测方法下的性能差异。由于调制方式不同,相同的方法对DSSS/QPSK信号的检测性能略低于DSSS/BPSK信号。     

UQPSK直接序列扩频信号在卫星通信应用中的检测和性能分析

在卫星数字通信中,非平衡QPSK(UQPSK)直接序列扩频(DSSS)信号是一类应用广泛的调制方式,对其侦察处理的研究很少。本文将相关函数二阶矩方法应用于这类信号的检测与伪码周期估计中,推导了检测性能与输入信噪比、初相估计误差、UQPSK DSSS信号的同相和正交支路功率比、伪码长度等参数的关系,计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

一种基于改进残差神经网络的直扩信号感知方法

非合作条件下直扩信号感知问题一直是通信对抗领域研究的热点，传统的感知方法在低信噪比条件下性能下降严重。为有效提升直扩信号感知的性能，提出了一种基于改进残差神经网络的直扩信号感知方法。首先，通过广义互相关算法，快速提取直扩信号的相关峰特性；然后，以残差神经网络为基础，融合注意力机制，建立网络模型，分析识别抽象特征；最后，在仿真的数据集中进行实验验证。结果表明，相较于时域自相关法、卷积神经网络法等，所提方法具备更好的感知效果，能够在信噪比为-16 dB的情形下有效地感知直扩信号。     

基于奇异值分解的直扩信号伪码序列及信息序列盲估计方法

针对非合作扩频通信中直扩信号伪码序列的盲估计问题,在已知码片速率和伪码周期的前提下,该文提出一种基于奇异值分解的直扩信号伪码序列及信息序列的盲估计方法。该方法对接收信号构成的观测矩阵进行奇异值分解,通过左奇异向量实现伪码序列估计的盲估计。同时,通过右奇异向量可以在信号序列未同步和伪码序列未知的情况下实现信息序列的盲估计。仿真实验结果表明该算法具有精确度高、稳定性高、计算量小和观测时间短等优点。     

基于相关-循环谱方法的DSSS／BPSK信号检测与识别

在通信侦察、频谱监测等非协作通信领域,直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)信号得到广泛应用。但其低功率谱密度发射的隐蔽性,抗干扰能力强等特点增加了通信对抗中信号截获、检测和分析的难度。低信噪比情况下,针对DSSS/BPSK信号与同调制类型窄带BPSK信号的辨别问题,利用直扩信号的循环平稳性、扩频序列的周期性和良好的自相关性,给出相关-循环谱算法,进行直扩信号的检测识别。对该算法进行了仿真实验,并与相关积累法和倒谱法比较,实验结果说明该算法具有更低的信噪比容限和更高的检测识别正确率。     

扩频体制卫星抗干扰性能分析

针对扩频体制卫星跟踪过程中出现的干扰问题,从伪随机码调制入手,分析伪随机码调制的直接序列扩频信号的自相关函数和功率谱,讨论直接序列扩频信号的抗干扰性能,给出比较详细的理论推导并进行仿真验证,对仿真结果作进一步分析。仿真结果表明,在码型和码长相同的条件下,不同伪码间的互相关值越低,信号间的干扰越小;同时,提高伪码速率,能够有效提高信号的抗干扰能力。     

SIMULATION AND ANALYSIS OF PERFORMANCE ON THE COMPASSTM ENHANCED BY GEO AND IGSO

Positioning accuracy of the Global Navigation Satellite System (GNSS) can be analyzed by Positioning Dilution Of Precision (PDOP).In order to enhance the navigating performance of Asia and the Pacific areas,this paper analyzes the next generation BeidouTM navigation satellite system (CompassTM) enhanced by Geostationary Earth Orbit (GEO) and Inclining GeoSynchronized Orbit (IGSO).As global navigation satellite system,CompassTM must be robust enough to avoid system layoff,when some nodes are not available.So,the CompassTM enhanced by GEO and IGSO constellation is proposed and analyzed its PDOP proformance,this paper shows some exciting results of performance of CompassTM enhanced by GEO and IGSO.From the simulation results,we can found that:when more than fifteen satellites are invalid,the enhanced system could be operating normally.