一种GPS接收机抗短时遮挡的技术

在GPS车载应用中,城市中大楼和高架的短时遮挡很频繁,会导致被遮挡的卫星不停的在捕获和跟踪状态之间切换,这严重影响了定位的连续性.文章提出巡航跟踪算法,可以有效抗短时遮挡.通过理论分析与仿真,该算法可以有效地检测出信号是否被遮挡,并且,在检测出信号恢复之后,能够迅速进入跟踪状态.这可以提高GPS接收机的定位连续性和完好性,并且可以降低接收机的功耗.     

利用卷积-循环神经网络的串行序列空时分组码识别方法

针对多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系统中的空时分组码识别(Space-Time Block Code, STBC)问题,本文提出了一种利用卷积-循环神经网络的串行序列空时分组码识别方法。将一维接收信号的实部和虚部分离后输入网络,利用卷积神经网络(CNN)提取其空间特征,结合循环神经网络(RNN)提取其深层时序特征,提高网络的特征表达能力;网络训练过程采用反向传播方法,通过计算输出与目标值的误差,将误差反向传回网络中并更新权值,完成网络的训练过程;将测试集数据输入训练好的网络中,实现对空时分组码的识别和区分。该方法将深度学习算法运用到串行序列空时分组码识别当中,训练完的网络可直接对单接收天线下的空时分组码进行识别,不需要重复计算信号的统计特征,避免了人为设计特征参数和检测阈值。该方法不需要知道信道和噪声的先验信息,适用于电子侦查等非协作通信情况。仿真实验表明,该算法能够有效地对串行序列空时分组码进行识别,并且在低信噪比下有较好的识别性能。      

导航接收机跟踪环路电磁干扰的预测方法研究

针对复杂战场电磁环境下,导航接收机因电磁干扰而引起内部卫星跟踪丢失的现象,该文研究了导航接收机跟踪环路在面临带内和带外双频干扰时的效应预测模型。通过对接收机射频前端的阻塞机理分析,以矢量分析的方法推导了射频前端信号的增益公式,并结合接收机跟踪环路相关处理的过程,得到了带外和带内双频干扰下的效应预测模型。之后以载噪比门限值为失锁判据,开展了双频干扰效应试验,试验结果表明上述模型能够对接收机内部卫星跟踪的状态进行预测,预测误差小于±1 dB,且对于窄带和宽带干扰信号同样适用。     

低轨卫星自跟踪技术分析

针对低轨(LEO)卫星无信标信号时,传统自跟踪方式无法对其进行有效跟踪的问题,提出了全数字跟踪体制。对采用频分时分复合多址(FDMA/TDMA)体制的低轨卫星,采用宽带检测结合窄带跟踪的方法,快速准确地提取方位俯仰误差,实现了对目标卫星的高精度跟踪。对采用码分多址(CDMA)体制的低轨卫星,采用频域跟踪的方法,实现了低信噪比条件下对目标卫星的高精度跟踪。     

低轨卫星信号捕获与跟踪技术综述

低轨(Low Earth Orbit, LEO)卫星互联网相较于地面网络有更大的网络覆盖范围与更强的网络稳定性,有利于实现全球立体无缝网络覆盖,是未来6G网络重要的发展趋势。低轨卫星相较于中高轨卫星具有更高的运行速度,因此,低轨卫星信号具有更大的多普勒频移和动态特性,而低轨卫星信号的高精度捕获与跟踪是低轨卫星通信的基础。随着相控阵天线在低轨卫星和卫星终端上的推广应用,多波束和跳波束技术也为信号的捕获与跟踪带来挑战。从低轨卫星信号互联网的信号特点出发,提出了信号捕获与跟踪过程中的技术挑战,重点阐述了现有捕获与跟踪方法的基本原理与适用范围,探讨了低轨卫星网络中信号捕获与跟踪技术的未来发展方向。     

连续波干扰下L1C信号码跟踪性能研究

针对连续波干扰下传统导航信号的码跟踪性能评估方法不适用于新信号体制下的L1C信号,从其信号体制的角度利用奇偶相关判据,定性分析其码跟踪性能,提出"干扰误差包络"和"平均误差包络"评估方法定量分析了L1C信号在受到连续波干扰时的码跟踪性能。结果表明:L1C信号的码跟踪性能要优于C/A码信号,不同卫星播发信号中,导频信号的码跟踪性能要比数据信号好1~1.3倍(最大能达到1.4倍),个别数据码信号的码跟踪性能要优于导频码信号。     

基于幅频特性曲线的光电经纬仪跟踪性能评价

提出了一种测试光电经纬仪幅频特性曲线以及利用该特性曲线评价伺服控制系统跟踪性能的方法。论证了利用频率特性、传递函数、微分（或差分）方程描述同一个系统时所具有的等价关系,给出了利用光电经纬仪幅频特性曲线评价跟踪性能的意义和优势。描述了动态靶标连续调频运动模式下,光电经纬仪跟踪靶标目标时跟踪误差信号的WVD分布。通过分析跟踪误差的WVD分布可知跟踪误差信号为一系列谐波信号的叠加,因目前缺少准确分离该谐波信号的工具和算法,导致无法利用时频分析工具获取幅频特性曲线。因此提出采用间接方式利用线性调频信号测试光电经纬仪幅频特性曲线。最后给出了利用特性曲线评价光电经纬仪跟踪伺服系统性能的方法。     

“北斗”B2频段导航信号伪码跟踪性能分析

与传统卫星导航信号体制不同,新一代“北斗”B2频段导航信号采用了交替二进制偏移载波调制（AltBOC）体制,因此伪码跟踪性能也与传统信号体制有较大差异。首先介绍了AltBOC调制信号原理及特点,然后根据码跟踪精度理论比较了新型调制信号与传统信号体制的性能差异,分析了不同鉴相器时B2频段信号的码跟踪误差,并对不同相关器间隔、环路带宽、前端带宽、载噪比环境条件下的伪码跟踪误差进行了仿真分析。仿真结果表明,提高信号载噪比、射频前端带宽或减小相关器间隔、环路带宽均能减小码跟踪误差。研究结果对新一代“北斗”导航信号新体制性能的评估以及“北斗”导航接收机的系统设计具有一定指导意义。     

一种矢量跟踪环路及其抗干扰性能分析

针对GPS信号在接收端的功率较弱,接收机在载噪比低的环境中很容易受到其他信号的干扰,该文提出一种基于矢量跟踪环路的接收机设计方法,在跟踪环路环节对干扰信号进行抑制。以实际的伪距、伪距率误差为状态量,量测得到的伪距、伪距率误差为观测量构建跟踪环路滤波器,利用更新后的接收机位置,计算出接收机与可视卫星间的观测矢量,完成闭合反馈回路。接收机的信号跟踪与导航解算部分融合一体,改变了传统接收机的结构。对比分析标量和矢量跟踪环路的预测伪距方差,来研究矢量跟踪环路对干扰信号的抑制性能。采用实际卫星星历进行仿真实验,验证了矢量跟踪环路比标量跟踪环路的预测伪距方差小,抗干扰能力强。     

同阶二元偏移载波调制信号跟踪技术

针对同阶二元偏移载波调制卫星导航信号,提出一种高效新算法解决信号跟踪中的模糊性。分析了同阶二元偏移载波调制原理、信号跟踪模糊性及解决方法,利用本地扩频码与接收信号的相关函数特点,构建了码跟踪环路鉴相曲线,选择了合适的相关间距作为符号判决,联合构成鉴相器,推导了算法设计的正确性,给出了实现架构。仿真结果表明,码相位捕获误差±0.9个码片内均可正确跟踪。该方法可进一步应用于全球卫星导航系统新体制信号的接收处理。     

一种新的卫星导航信号码跟踪误差下限

卫星导航系统的精确定位是基于导航信号传输时延的精确估计,码跟踪误差是评估时延精度的重要参量之一。对信号的接收机码跟踪过程进行了理论研究,系统推导了相干延迟锁相环的跟踪误差。针对克拉美罗界(Cramer-RaoLower Bound,CRLB)只有在高信噪比时才能提供准确估计的问题,提出了一种新的码跟踪误差下限,称为MZZB(Modi-fied Ziv-Zakai Bound),该下限把码时延作为概率密度已知的随机变量,在更宽载噪比范围内提供更加紧密的下限。计算机仿真分析了BPSK-R(1)与BOC(1,1)信号的CRLB与MZZB异同,得出克拉美罗界只有在高信噪比时才能提供准确的估计,而MZZB在更宽范围信噪比下提供更加紧密的下限。     

室内外导航信号无缝链接连续性研究

对GPS的传统跟踪环路进行了分析,指出传统的载波环路不能兼顾环路的灵敏度和动态。而且,文中对多径的处理进行了分析。为了跟踪低动态的GPS弱信号,保持室内外导航定位服务的连续性,使用了基于扩展卡尔曼滤波器的矢量延迟环路,经仿真验证,即使在卫星信号消失的时候,仍然能够保持良好的导航信号跟踪,在卫星信号恢复之后不用重新捕获,并且仍能获得较好定位误差。     

GPS室内定位的虚拟卫星信号模拟系统

针对室内一般GPS接收机不能正确接收GPS信号的问题,该文提出了利用信号模拟技术产生虚拟卫星星座信号的系统,来实现室内定位。虚拟卫星在保持各卫星起点位置不变时,使不同时刻的卫星组成同一时刻的新星座构型。该虚拟星座与真实星座比较,减小了室内定位中由于卫星、室内天线和用户三点不成直线而产生的折线误差。开发了室内四通道卫星信号模拟器,播发了实验信号。接收机定位结果误差为米级,符合GPS精度要求。     

基于神经网络的移动通信网络异常信号识别优化

常规的移动通信网络异常信号识别是在理想环境下进行的,实际的异常信号识别往往受到其他干扰的影响,出现识别误差的问题。因此,设计了基于神经网络的移动通信网络异常信号识别优化方法。提取移动通信网络异常信号特征,将短时能量信号与过零信号的时域提取出来,过滤时域上的噪声信号,保留异常信号存在的部分。基于神经网络构建通信网络异常信号识别模型,将异常信号特征神经元作为输入,加权求和输入神经元特征,以激活阈值判断当前信号是否异常,从而优化异常信号识别精准度。优化网络异常信号识别的回归损失,降低模型训练损失,从而符合模型输出预期。采用对比实验,验证了该方法的识别准确性更高,优化效果更佳,能够应用于实际生活中。     

一种基于机器学习的雷达目标跟踪算法

针对卡尔曼滤波算法中新息残差的理论值与实际值不一致所导致的跟踪器滤波精度下降的问题,文中在卡尔曼滤波算法的基础上,提出了一种新型的雷达目标跟踪算法。首先由发射机发射信号,雷达接收机接收到目标反射信号,对信号进行处理,用卡尔曼滤波算法对目标下一个方位进行跟踪,在跟踪的过程中,利用机器学习中的支持向量机回归算法来估算理论新息和实际新息残差的最小均方误差(自适应调节因子)进行训练,预测出目标下一个方位并不断减少与实际测量值间的误差,从而显示出预测轨迹,这样可以减少噪声误差的影响,实现目标的跟踪。     

大型跟踪测量雷达的卫星标定方法研究

卫星标定是跟踪测量雷达保证测量精度的重要手段。首先阐述了大型跟踪测量雷达误差的标定方法,然后详细介绍了卫星标定的优点及原理和方法。结合某试验雷达的工作模式和特点,给出了符合该雷达的卫星标定方法和误差模型,并对标定效果进行了仿真验证。结果表明,对于大型跟踪测量雷达,利用卫星标定的方法进行误差标定合理有效,且可行性好,避免了常规标定方法所涉及的大量的人工参与,比常规标定方法方便、快捷,为今后跟踪测量雷达的误差标定提供了一定的参考,具有广阔的工程应用前景。     

基于AD9361射频捷变收发器的GPS伪卫星设计

为了搭建用于室内定位的伪卫星室内定位系统,设计了一个伪卫星用于发射模拟GPS卫星定位信号。从伪卫星的硬件结构的角度详细说明了该伪卫星的各部分硬件组成以及相应的功能。该伪卫星使用了AD9361射频捷变收发器将时钟小数分频、数模转换、信号调制、上变频融为一体,简化了伪卫星的硬件结构。介绍了该伪卫星生成的信号的具体结构,采用时分多址（Time Division Multiple Access,TDMA）技术使得接收机接收伪卫星信号时不会被阻塞。利用示波器、频谱仪和嵌入式逻辑信号分析仪Signal Tap对伪卫星进行测试,包括时钟频率、伪码、BPSK调制、TDMA技术等,结果表明伪卫星工作正常,其信号能被ublox正常接收,可以利用其进行下一步伪卫星组网用于室内定位。     

相控阵卫星跟踪系统搜索/捕获仿真研究

为了实现针对高速移动载体平台稳定的相控阵天线对卫星系统的自动跟踪。对二维相控阵天线自跟踪系统方案设计进行了说明,考虑到载体平台提供的引导信息与卫星真实方向之间存在一定偏差,使得系统不能直接进入自跟踪过程,需要首先根据引导信息对卫星信号进行搜索捕获,给出搜索过程的波位排列和能量检测理论以判断接收到信号是否是有效信号,捕获中采用单脉冲和差波束比幅测角和α-β滤波作为捕获过程跟踪滤波方案,并通过仿真分析了信噪比、波束指向误差对捕获过程收敛性能的影响。整个算法简易稳定,可以运用到高速移动平台的自跟踪系统,保证自跟踪的准确性。     

少星环境下的矢量跟踪接收机增强技术研究

卫星导航系统已经成为最常用的导航和定位手段,地面车辆、智能手机等都依靠卫星导航接收机提供高精度导航和定位信息.然而在城市复杂环境下,卫星导航信号常常被环境遮挡,接收机接收不到足够数量的卫星信号,导致接收机定位误差变大或者不能输出导航信息.矢量跟踪接收机采用卡尔曼滤波估计导航定位信息,能够在少星环境下提供一定精度的定位信息,但是误差随着时间发散.为了提高矢量跟踪接收机在少星环境下的性能,提出高度信息辅助矢量跟踪接收机方法,给出了高度信息辅助下矢量接收机导航信息估计模型.实际场景实验表明,在2 min的实验时间中,采用高度信息辅助,定位精度有了明显的提升.     

跳时信号体制地基伪卫星远近效应分析

远近效应反映了传播距离变化下信号间干扰对信号捕获、跟踪和电文解析的影响,是影响地基伪卫星定位系统定位精度和有效范围的关键因素。针对地基伪卫星系统在高精度定位中的应用,分析了远近效应对系统性能的影响,提出基于跳时改善远近效应的方法,分析了TH/DS-CDMA伪卫星信号体制改善远近效应的作用原理和改善程度,并提出在帧信号体制下系统跳时相关参数的一般设计方法。针对基于北斗参数的伪卫星仿真了系统测距误差和可用范围的分布特性。仿真结果表明,跳时体制可大幅提升地基伪卫星信号的测距性能和有效覆盖范围,跳时对载波相位测量的影响和在星地联合运行下的参数设计有待进一步研究。