基于多阵元的室内导航伪卫星系统设计

针对伪卫星定位过程中的时钟同步以及整周模糊度求解问题提出了一种基于天线阵列的同源四阵元伪卫星系统。系统采用固定导航电文参数设计的伪卫星脉冲信号体制,实现了伪卫星信号与卫星信号在商用接收机端的兼容,为伪卫星室内定位的推广与普及提供了基础。同时提出一种应用于该伪卫星系统的载波相位单差定位方法,由于其采用同源时钟,不存在信号间时钟偏差问题,仅需利用载波相位单差消除伪卫星与接收机间的钟差,即可建立载波相位单差方程实现定位解算,减低了算法复杂度。最后搭建伪卫星平台,实现了伪卫星信号的生成与接收,并对伪卫星的信号质量以及接收机端观测数据进行了分析,验证了该伪卫星系统信号设计及定位方法的可行性,对实际工程应用具有一定的借鉴意义。     

基于无载频脉冲式超宽带雷达的生命信号检测分析与实现

首先分析了无载频脉冲式超宽带雷达检测生命信号的检测原理,论证了基于频谱搜索检测生命信号的方法;然后介绍了一款新颖的无栽频脉冲式超宽带生命信号检测雷达系统.该雷达发射机结构简单,能产生Vp-p+为2～10 V、脉冲宽度为300～500 ps、脉冲重复频率大于10 MHz的超短脉冲.接收机利用PNP和NPN微波三极管的互补特性,产生一对平衡对称的超短门脉冲控制二极管桥的导通与截止,实现对天线接收到的信号进行采样,从而完成等效采样接收.依据人体呼吸信号的频谱特性,搜索包含具有最大功率谱的生命信号的快时间点、提取位于快时间点和不同慢时间点的雷达信号得到生命信号.实验证明,该雷达系统能实时实现人体生命信号非接触式检测.     

802.11n单流基带系统研究

提出了一种依据802.11n规范的单流基带收发器系统算法模型,系统收发模型包括内接收机和外接收机,内接收机基于短训练序列完成帧同步和频率同步的联合估计与频率补偿,基于长训练序列完成符号细同步,采用LS方法实现信道估计,频率/相位联合跟踪和补偿确保内接收机的接收信号质量。外接收机分别采用Viterbi和LDPC完成信道译码设计,选择最小和的置信度传递算法进行LDPC设计,对LPDC和Viterbi的译码性能进行比较,在IEEE WLAN TGN信道条件下,对系统模型的误码率和误帧率进行仿真测试,结果表明,该基带系统算法达到系统设计指标需求。     

一种GPS软件接收机自适应门限快速捕获算法

当前GPS接收机的搜索策略是基于C/A码相位和载波频率的串行搜索．基于二维串行搜索，本文推导了不同累加次数下捕获到信号的概率密度函数和未捕获到信号的概率密度函数，提出一种新颖的自适应门限捕获算法．该算法能根据接收卫星信号功率的不同自动地调整门限，同时保证误捕率恒定．相对于传统的固定门限的捕获算法，该算法捕获速度更快，从而减小了首次定位时间．     

GLONASS捕获系统中FFT核复用关键问题

根据GLONASS卫星信号组成和特性及其伪码捕获原理,运用并行码相位捕获算法在MATLAB环境下完成GLONASS卫星信号的捕获仿真,同时根据MATLAB下建立的仿真平台,设计了基于此方法的FPGA具体实现电路;为了满足FFT运算点数的要求,采用数据Sinc内插滤波器对数据进行精确内插,将输入的62000点数据内插为4096点,同时为了复用FFT核,分别采用了加快C/A码读取速度的方法、运用状态机的状态值加上数据指数项的数据截位方法;最后通过Xilinx的ISE软件调用Modelsim对整个捕获模块进行仿真.仿真结果表明:该系统实现了GLONASS信号的捕获,满足了接收机系统功能和性能的要求,可直接用于GLONASS实时接收机系统的设计中.     

GPS/GLONASS接收机信号捕获及其仿真

随着多星座系统的组建完成,双模接收机已经成为了研究的热点。给出了GPS/GLONASS双模接收机的总体设计方案,重点研究了低信噪比环境下GPS/GLONASS信号捕获,采用基于快速捕获的FFT算法和相关累加结合非相关累加捕获算法分别对GLONASS信号和GPS信号进行检测。利用真实数据对双模接收机的信号捕获算法进行了仿真分析,结果表明双模接收机能够捕获低信噪比环境下的卫星导航信号,提高了接收机的灵敏度。     

基于辨识新算法的电子对抗系统干扰对消

收发同时的电子对抗系统常存在隔离问题,采用自适应滤波器对干扰耦合通路进行辨识,消除接收端耦合干扰,能够有效实现收发隔离.考虑到实际侦察接收机接收的雷达信号、接收机内部引入的噪声信号、发射机和接收机微波放大部分的非线性,因素严重影响自适应滤波器的性能.针对上述情况,给出一种平滑梯度估计的变步长最小均方(least mean square,LMS)算法.仿真结果表明,改进算法同传统变步长LMS算法相比具有相近的收敛速度,但在对抗接收机复杂信号环境上具有显著的优越性能.     

无间隙采样在近载频相位噪声测量中的应用

本地振荡器是雷达或通信系统的核心器件,其相位噪声指标决定了发射机和接收机的性能;通过对常用相位噪声测试方法的比较,分析了这几种方法各自的特点,特别是针对时间频率中高分辨率及无间隙测量能力结合的计数器,研究了其在近载频相位噪声中的测试及数据分析处理方法,该方法在查找和消除高性能振荡器的噪声源中具有较大的价值。     

AgileDARN雷达内定标的方法与实现

AgileDARN雷达系统是一种基于全数字相控阵技术的灵敏型地基相干高频雷达系统，实现对中高纬度电离层的探测。雷达系统的幅度和相位不一致将会导致雷达发射波束和接收波束的波束指向偏移，副瓣电平抬高和天线增益下降，最终影响雷达的探测精度。针对AgileDARN雷达系统幅度和相位不一致性展开研究，提出了一种基于FPGA和C++软硬件相结合的内定标方法。在发射探测信号之前，分别发送接收定标信号和发射定标信号，通过雷达系统的各个接收和发射通道后，计算各个通道之间的幅度和相位差异，用补偿因子来实现对雷达多通道幅度和相位不一致性的校正。实测数据表明:校正后各通道间幅度误差小于0.2 dB，相位误差小于1°。在满足系统一致性要求的前提下，既保证了实时性，又节省了雷达系统成本。     

AgileDARN雷达内定标的方法与实现

AgileDARN雷达系统是一种基于全数字相控阵技术的灵敏型地基相干高频雷达系统,实现对中高纬度电离层的探测。雷达系统的幅度和相位不一致将会导致雷达发射波束和接收波束的波束指向偏移,副瓣电平抬高和天线增益下降,最终影响雷达的探测精度。针对AgileDARN雷达系统幅度和相位不一致性展开研究,提出了一种基于FPGA和C++软硬件相结合的内定标方法。在发射探测信号之前,分别发送接收定标信号和发射定标信号,通过雷达系统的各个接收和发射通道后,计算各个通道之间的幅度和相位差异,用补偿因子来实现对雷达多通道幅度和相位不一致性的校正。实测数据表明:校正后各通道间幅度误差小于0.2 dB,相位误差小于1°。在满足系统一致性要求的前提下,既保证了实时性,又节省了雷达系统成本。     

无源相干脉冲雷达时间同步误差影响分析

在无源相干脉冲雷达系统中,由于直达波信号的起伏,难以实现对其脉冲重复频率实时且精确地估计,导致脉冲重复频率与采样时钟之间总是存在时间同步误差,很难满足脉冲间相参采样的条件.文中首先通过对无源相干脉冲雷达系统的中频采样过程进行建模,推导了脉冲间相对采样时刻的变化周期与时间同步误差的关系,然后定义了归一化干扰功率来分析时间同步误差对无源相干脉冲雷达系统相参处理输出的影响.在此基础上,推导了脉冲间相对采样时刻的差服从均匀分布和Gauss分布时的归一化干扰功率,并给出了相应的仿真结果.同时,推导了存在时间同步误差时Doppler频率估计的理论误差,并给出了相对采样时刻变化周期不同时Doppler频率估计的仿真实例,验证了理论分析的正确性.     

Time–frequency analysis for moving ship targets in GEO spaceborne/airborne bistatic SAR imaging based on a GEO satellite transmitter

The track of a synthetic aperture radar (SAR) system mounted on a geosynchronous orbit (GEO) satellite can be curvilinear. GEO spaceborne/airborne bistatic (SA-Bi) SAR, which employs a GEO satellite as a transmitter and an aeroplane that works on the ‘receive-only’ mode as a receiver, is distinct from general bistatic SAR systems. During coherent integration time, the rotation of ship targets results in a time-varying Doppler frequency shift that produces a smeared Doppler spectrum and a blurred image after Fourier transform. This article mainly studies the time–frequency characteristics of ship targets in a GEO SA-Bi SAR system. First, the geometric model of a GEO SA-Bi SAR in ship target imaging is built, and the Doppler frequency shift function induced by target rotation is derived in detail. Then, the instantaneous frequency characteristics of moving targets are analytically calculated based on the time–frequency analysis method. Moreover, a rotation target imaging strategy of GEO SA-Bi SAR based on the time–frequency analysis method is proposed and tested with simulation data, which demonstrates the correctness and effectiveness of the proposed method.     

OFDM系统中基于插值的频率同步

发送端和接收端时钟振荡器的不匹配以及多普勒偏移导致了载波频率偏差.在正交频分复用(OFDM)系统中,这种频率偏移会使信号产生很大的误差,严重影响系统的性能.因此在收发两端进行载波频率同步减小这种偏移是非常必要的.文中提出了一种OFDM系统中基于插值的载波频率同步算法,该算法仅需要一个OFDM训练符号,采用最大似然估计,完成频率偏移的捕获,在算法实现中,插值操作通过频域的循环卷积来完成.基于插值的同步算法独立于可能发生的载波相位偏移,具有很高的稳定性.仿真结果表明,作为一种捕获阶段的同步算法,能够给跟踪阶段一个很好的起点,从而改善系统整体性能.     

色噪声环境下双基地MIMO雷达相干目标角度估计算法

通过研究多输入多输出(Multiple input and multiple out,MIMO)雷达的角度估计算法,针对色噪声环境下双基地MIMO雷达相干目标角度估计问题,基于双基地MIMO雷达的信号模型,利用MIMO雷达的接收数据,通过四阶累积量的计算消除了色噪声的影响,并证明得到的一组矢量包含所有目标的角度信息;然后利用得到的四阶累积量矢量构造出块Hankel矩阵,并证明该矩阵的秩等于目标总数,且不受信号相干性的影响,通过奇异值分解,结合ESPRIT算法实现了色噪声环境下对相干目标的角度估计.算法结合四阶累积量和MIMO雷达的估计性能,具有自动抑制加性高斯白噪声和色噪声的能力,实现了相干目标的有效估计和参数的自动配对,提高了抗噪能力,更利于在实际中应用.最后计算机仿真结果证实了算法的有效性和可行性.     

基于MRLS的低轨卫星移动通信随机接入前导检测系统设计

由于现有低轨卫星移动通信发送的信号在随机接入前导检测系统时存在检测延时过长、检测准确率较低的问题,提出基于MRLS的随机接入前导检测系统的设计研究;分别对前导格式器、前导序列器、前导信号持续时间计算器和随机信号发送器进行优化;根据MRLS算法进行差分检测和相关性检测,利用共轭运算计算加入子载波偏移频率参数,完成随机接入前导检测系统;实验结果表明:所设计的检测系统延时时间始终不超过0.002m,最低误检率为10-4％,误检率低于对比系统,检测效果能够更好地适应低轨卫星移动通信系统.     

Optimal placement of barrier coverage in heterogeneous bistatic radar sensor networks

Barrier Coverage is an important sensor deployment issue in many industrial, consumer and military applications.The barrier coverage in bistatic radar sensor networks has attracted many researchers recently. The Bistatic Radars (BR) consist of radar signal transmitters and radar signal receivers. The effective detection area of bistatic radar is a Cassini oval area that determined by the distance between transmitter and receiver and the predefined detecting SNR threshold. Many existing works on bistatic radar barrier coverage mainly focus on homogeneous radar sensor networks. However, cooperation among different types or different physical parameters of sensors is necessary in many practical application scenarios. In this paper, we study the optimal deployment problem in heterogeneous bistatic radar networks.The object is how to maximize the detection ability of bistatic radar barrier with given numbers of radar sensors and barrier’s length. Firstly, we investigate the optimal placement strategy of single transmitter and multiple receivers, and propose the patterns of aggregate deployment. Then we study the optimal deployment of heterogeneous transmitters and receivers and introduce the optimal placement sequences of heterogeneous transmitters and receivers. Finally, we design an efficient greedy algorithm, which realize optimal barrier deployment of M heterogeneous transmitters and N receivers on a L length boundary, and maximizing the detection ability of the barrier. We theoretically proved that the placement sequence of the algorithm construction is optimal deployment solution in heterogeneous bistatic radar sensors barrier. And we validate the algorithm effectiveness through comprehensive simulation experiments.

     

基于三步逼近的BD2高精度快速捕获算法研究

针对BeiDou-2（BD2）卫星导航软件接收机捕获模块中捕获精度低和运算量大的问题,提出了一种基于三步逼近的高精度快速捕获算法。算法采用变步长的三步逼近方法逐步缩小多普勒频移搜索范围,快速得到了精确的初始码相位和多普勒频偏;利用频率圆周移位方法,在第一步搜索以一次乘法代替FFT操作,较大地减少了捕获模块的运算负担。实验结果证明,该算法捕获的伪码偏移精确、载频偏移误差在100 Hz以内,且最优情况下的运算量比传统的并行码相位捕获算法平均减少了70.56%,运算效率高。     

MIMO OFDM系统联合时频同步算法

为了解决多输入多输入多输出(Multiple imput multiple output,MIMO)正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统的时间和频率偏移估计问题,提出了一种基于恒幅零自相关(Constant amplitude zero auto correlation,CAZAC)序列的联合时频同步算法。同步前导包括两个相同长度的训练符号。在接收端,分别计算两个本地训练序列与接收信号的互相关,利用CAZAC序列的特性可以检测出所有收发天线对之间的时间偏移和整数频率偏移;然后对接收信号进行整数频偏补偿,利用两个训练符号之间的关系可以估计出小数频率偏移。分析和仿真结果表明,该算法与传统的同步算法相比,不但具有更高的同步概率,而且能够估计出所有收发天线对之间的频率偏移。     

基于5G标准的低轨卫星通信初始同步技术

在低轨卫星通信系统中,初始同步技术是其至关重要的一步,而由于低轨卫星信道的大多普勒频偏等原因影响了信号的同步性能,为了减少影响,借鉴地面5G初始同步算法,在PSS检测中进行本地PSS整数频偏处理,扩大了频率估计范围,减少了初始同步时间,其正确检测率比传统算法提高了1.5 dB;在小数倍频偏估计中,采用分段处理的PSS差分互相关算法,其精确度相较于传统算法,提高了1~2 dB;最终通过仿真可知,该算法可以在高动态、低信噪比环境下完成初始接入过程的同步信号检测,可以满足低轨卫星通信系统的下行同步要求。