北斗系统导航信号标称失真研究

北斗卫星导航系统（BDS）信号均存在细微的标称失真,传统的研究聚焦于单星信号失真,无法从系统上定量测量各信号由于标称失真带来的测距偏差.该文以大口径天线接收系统采集数据结合软件接收机,从时域波形、通道特性和测距偏差上分析北斗系统B1I信号标称失真.首先利用码相位累加平均方法和标准码片相关技术提取信号时域失真细节,并计算各卫星数字失真量.其次,运用最小二乘法估计信号通道特性,对比分析所有卫星信号通道特性;最后以S曲线过零点偏差（S-Curve Bias,SCB）定量分析B1I信号自然测距偏差及最大测距偏差.文章从多维度定量对比研究了北斗系统B1I信号标称失真,给卫星导航空间信号质量评估和接收机设计提供了新的思路.     

一种新型卫星导航信号波形畸变特性评估新方法

全球卫星导航系统(GNSS)导航信号的波形特性将会影响导航信号质量,而信号质量优劣则直接决定了整个GNSS的服务性能极限。传统的波形畸变评估方法主要针对传统相移键控(PSK)调制信号的波形幅度和宽度开展研究,而忽视了波形不对称对跟踪误差和测距误差带来的影响。该文在国际民航组织(ICAO)所采用的传统测距码波形分析模型TMA/TMB/TMC基础上,给出了适用于各种新型二进制偏置载波(BOC)调制的波形畸变分析扩展模型。接着提出能够精细分析波形上升下降沿对称特性(WRaFES)分析模型,并从时域波形、相关函数、S曲线过零点偏差3个方面,深入仿真分析了WRaFES模型的性能特点。最后,以北斗试验卫星M1-S B1Cd信号为例,给出了基于WRaFES模型及相关曲线特性的实测分析结果。研究表明：该方法能够精确分析导航信号波形不对称性及对用户带来的影响,研究成果可为新型卫星导航信号评估提供一种新方法和新思路,同时还可为GNSS用户接收机相关器间隔参数的合理选取提供建议和技术支撑。

     

北斗导航信号捕获系统的硬件设计与实现

北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统,是继美国的GPS以及俄罗斯的GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统的卫星信号采用了二次编码技术,限制了相干积分的时间,给北斗导航信号的捕获带来了挑战,因此本文提出了基于4ms的遍历并行码相位搜索的卫星捕获算法,用来解决这个问题,提高卫星捕获的灵敏度,提高卫星捕获的性能。     

UWB信号波形失真研究

本文基于射线跟踪法在时域研究超宽带系统的传播特性。经过MATLAB的仿真实现,在发射端和接收端比较电场波形,研究环境因素对波形失真的影响,包括电场的极化类型、墙壁的电磁参数、入射射线的入射角大小等。     

卫星导航长码信号波形监测方法

由于信号微弱,如何获得在轨导航卫星的清晰信号波形是卫星导航信号质量监测研究中的难点之一,为此提出了一种在轨导航卫星的信号波形监测方法。该方法基于Vernier采样原理,利用大口径抛物面天线对在轨卫星进行信号采集,经过消除初相和残余频率、累加平均和数据组合等处理,获得清晰的码片波形。对于相同码速率的民用信号和长码信号,可确定民用信号和长码信号的伪码相位偏差。利用大口径抛物面天线对北斗卫星进行跟踪,获得了多颗北斗卫星B1频点民用信号和长码信号的码片波形。结果表明,民用信号和长码信号的码片波形的轮廓差异较小,但伪码相位存在偏差。     

新一代高效卫星导航信号研究

本文介绍了以连续相位载波形式构建导航卫星信号,将测距码的随机性承载在相位变化率上,在具备很高的频谱利用率的同时,更利于锁相环结构捕获与跟踪信号。使下一代GNSS具备多频段和多频点灵活部署能力,并可实现导航数据与其他信息的高速率数据传输。     

导航信号有害波形检测技术研究

基于多相关器的导航卫星发射信号有害波形检测是全球导航卫星系统完好性检测的重要内容。该文定义并分析了有害波形二阶模型对接收机码环的影响,研究了基于LAAS/WAAS的多相关器检测系统,从简化完好性通道,缩短检测时间的角度出发,提出了星上自主导航有害波形检测方案,仿真分析了检测能力与检测效率,在星上接收信号的信噪比比地基高20 dB时,相关峰检测标准差减小了0.3个码片以上。结果表明,该文技术可有效提高导航卫星系统的完好性。     

基于压缩量化的非正弦时域正交调制信号预失真方法

针对基于椭圆球面波函数的非正弦时域正交调制信号峰均功率比较高,因而受功率放大器非线性失真影响较大的问题,该文设计了一种基于波形训练的非迭代查询表预失真结构。由于所选量化方法直接决定了查询表预失真器的精度,通过分析调制信号的幅值分布特性,提出一种综合考虑功率放大器特性及信号幅值分布特性的压缩量化方法。对采用所提预失真方法前后信号的带内带外失真特性进行了仿真,并与采用幅度均匀量化方式的性能进行了比较。结果表明,该文方法有效改善了非正弦时域正交调制信号功率谱及系统误码率特性,减小了功率放大器给信号带来的非线性失真。     

基于FPGA的偏振敏感时域反射信号采集处理系统

偏振敏感时域反射计（P-OTDR）在光纤偏振参数（双折射、偏振模色散）分布式测量，分布式传感中有着广泛的应用。本文介绍基于FPGA的P-OTDR信号采集处理系统。该系统的采样精度是12位，采样速率40MHz，具有多种可选触发方式，利用数字平均技术提高了采集信号的信噪比。该系统的研制成功有利于P-OTDR仪表的集成化与小型化。     

一种信号回放系统波形差异的评定方法

本文介绍了一种信号回放系统波形差异的评定方法,对评价信号回放系统具有一定的参考意义。     

利用信号重构的全球导航卫星系统欺骗干扰抑制方法

欺骗式干扰通过发射与真实卫星信号相似的信号误导接收机产生错误的定位结果,具有极大的危害。该文针对转发式欺骗干扰,提出一种基于信号重构的单天线欺骗干扰抑制方法。该方法首先通过参数估计方法估计出欺骗信号载波频率和码相位,然后构建欺骗信号子空间正交投影矩阵以抑制干扰。仿真实验结果表明该方法对欺骗干扰具有良好的抑制效果,能够保障接收机在干扰环境中实现有效定位,并具有较低的运算复杂度。

     

基于北斗卫星导航系统的数据安全应用

随着中国北斗卫星导航系统的不断构建和应用,数据传输的安全性问题也越来越受到人们的重视。通过分析讨论卫星导航系统现有的安全机制,结合IHO数据保护方案的思想,为北斗卫星导航系统的数据传输设计一个新型的数据安全方案,实现来源认证、保密通信和授权访问等数据安全服务,满足终端用户对卫星数据传输的安全需求。最后参考各种攻击方式,对该方案的安全性进行了分析。     

基于正交约束的导航接收机空时自适应方法

卫星导航系统容易受到干扰,空时自适应处理在导航接收机抗干扰方面拥有明显的优势,即系统自由度显著提高,但是传统空时自适应处理应用于导航接收机抗干扰中却面临信号失真的难题。该文提出一种基于正交约束的导航接收机空时自适应处理方法。该方法从空时自适应处理的原理入手修改传统空时自适应处理优化的约束项,消除了不同时延信号对合成信号的影响,保证了空时自适应处理在有效抑制干扰的同时不影响导航信号的捕获和解码。理论分析和仿真结果表明,该方法能有效解决空时自适应处理中的导航信号失真问题。     

北斗三号基本系统空间信号质量评估

全球卫星导航系统(GNSS)空间信号(SIS)质量直接影响了用户使用性能。北斗三号卫星不同于北斗二号卫星,将继续播发北斗二号老信号,同时新增播发B1C, B2a等新信号,多频多信号多分量的信号体制较北斗二号更为复杂,对导航卫星信号质量控制提出了较大挑战。2018年底北斗系统完成了18颗卫星组网,完成北斗三号基本系统建设并开始提供全球服务,有必要对北斗三号在轨卫星空间信号质量进行量化评估。传统空间信号质量评估方法侧重于单项的定性评估,而针对北斗三号复杂的信号体制,缺乏系统的、定量的分析结果。该文对标北斗系统接口控制文件(ICD),从功率特性、频域特性、时域特性、相关域特性和信号一致性等方面研究了不同参数配置对评估结果的影响,形成了一套面向新型调制方式和多频多分量复用信号的量化评估方法。基于40 m大口径天线的空间信号质量评估系统,对18颗MEO卫星进行了长时间监测跟踪和数据采集,首次对北斗三号卫星空间信号质量进行了全面量化评估。结果表明：北斗三号卫星空间信号质量良好,18颗MEO卫星一致性较好,符合ICD指标要求,可满足服务区内用户需求;评估方法可用于对后续导航卫星空间信号质量的量化评估。     

基于WiFi和北斗卫星导航系统的灾后应急基站

随着世界范围内重大自然灾害频发,给人类社会带来了重大损失。文中基于WiFi技术和北斗卫星导航系统设计灾后通信基站。基站在灾后组建无线AP热点,受灾居民通过手机等智能设备连接到WiFi网络,居民通过手机浏览器填写并发送受灾信息,基站服务器接收的信息通过北斗卫星导航模块发送到救灾指挥中心实现通信。     

基于局部相关函数插值的二进制偏移载波调制信号码相位估计与鉴相方法

为了进一步提高卫星导航接收机对BOC(1,1)及其衍生类型调制信号的码鉴相的质量和跟踪能力,尤其是在高动态下的跟踪性能。该文提出一种基于局部相关函数插值的方法确定BOC(1,1)调制信号的码相位。该方法基于相关器阵列的结构,根据相关器阵列的输出值判断相关峰值的大致范围。利用广义延拓逼近的方法估计码相位的位置,同时在缺少延拓空间的情况下构造一个虚拟的相关器以完成对码相位的估计。该文具体分析了单侧相关器个数对牵入范围的影响,在此基础上对所提方法进行了计算机仿真实验。理论和仿真证明：所提方法能够在不增加过多硬件资源的条件下扩大码鉴相函数的线性牵入范围,进而能够提高接收机对于BOC调制信号的跟踪精度。     

卫星导航系统民用信号设计需求分析

信号体制的现代化设计是卫星导航系统现代化设计的重要前提和依据。以全球卫星导航系统用户需求和现代化升级建设为立足点分析了民用导航信号需求:采用定性与定量相结合的方法,分析了各类用户功能和性能指标、系统兼容和互操作等方面对民用信号的设计需求。主要结论如下:民用信号至少设计3个频点;在航空无线电导航频段设计2个民用信号;各个频点信号独立设计、互为备份并尽可能考虑信号的多样化设计。研究结论为卫星导航系统信号体制的现代化设计提供分析思路和设计依据。     

基于自动测试系统实现系统级芯片异步信号测试

大部分的系统级芯片(SoC)具有异步信号,基于自动测试系统(ATE)很难实现稳定的测试。通过外挂Flash芯片对被测SoC器件进行功能配置,自动测试系统对相应的功能进行搜索匹配,可以在自动测试系统上对SoC的异步输出信号进行稳定的测试。     

一种利用少快拍数据的卫星导航高动态干扰抑制算法

在高动态环境中,由于干扰来向在短时间内的剧烈变化,利用接收数据协方差矩阵的常规卫星导航干扰抑制算法失效。为了解决快拍数据不足的问题,该文提出一种仅利用少快拍数据的卫星导航高动态干扰抑制算法。首先,通过利用干扰信号空间谱的稀疏特性,仅用少数快拍甚至一个快拍来估计干扰来向;然后,利用估计的干扰来向构造干扰子空间,并通过正交子空间投影算法抑制干扰。仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于北斗卫星导航系统的高精度授时技术与海事服务结合的探讨

北斗卫星导航系统是我国自行研发的卫星导航系统,其卫星授时服务精度可达20ns,处于世界领先技术水平。在海事服务中引入北斗技术可有效提高公共服务能力和质量,优化海事服务整体效率,进一步提升海事服务水平。本文从北斗系统授时原理入手,探讨其与海事服务中航标管理和安全搜救业务结合的可行性。