高动态下三阶信号源的设计与实现

高动态环境下,由于发射信号的卫星与接收机之间存在着高速的径向相对运动,必然导致载波信号存在多普勒频移、多普勒一次变化率及多普勒频移的二次变化率。目前现有的三阶信号源硬件实现较为复杂,且所需先验参数较多。文中基于高动态信号源的基本原理,提出了一种新的三阶信号源的实现方法,并基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件平台,应用VHDL语言予以设计实现。利用Matlab和DSP builder对信号源输出结果进行验证,验证了该方法的可行性。实践证明,该方法可大大降低工程实现的难度,占用硬件资源较少,满足高动态下对信号实时捕获的要求,为模拟卫星运动时的高动态环境提供了重要的参考价值。     

基于DDS和FPGA技术的高动态扩频信号源的研究

提出一种基于DDS和FPGA技术的高动态扩频仿真信号源的实现方案。采用了DDS技术的芯片AD9854和AD9850,能够模拟多普勒频移,实现高动态环境仿真。载波中心频率变化范围达到100kHz,变化率1.8kHz/s。     

基于Matlab的多普勒频率合成器设计与仿真

为了克服传统接收机接收到的高动态全球定位系统(Global Positioning System, GPS)信号存在多普勒频移现象的问题，对高动态GPS中频信号模拟器中的多普勒频率合成器进行了研究。设计了多普勒频率合成器的三个输入参数，运用合成的多普勒频率控制字作为载波数控振荡器(numerically controlled oscillator,NCO)的输入，采用NCO的正、余弦映射功能产生随时间变化的多普勒信号。仿真结果表明，该方法可以精确地模拟高动态参数，多普勒频率合成器的频率分辨率达到5.96×10^-4Hz，有效验证了该方法的正确性。     

高动态环境下载波信号的快速捕获方法探讨

我国北斗二代卫星导航系统采用三类异质卫星组成的混合星座导航系统,高动态绘给载波信号带来较高的多普勒频移,造成载波跟踪环失锁,影响载波的同步,提高载波快速捕获能力极为重要。本文基于北斗二代卫星导航系统,研究了高动态环境下载波信号的快速捕获方法。     

基于高动态运动模型的多普勒频移仿真

为更好地实现高动态链路中的载波捕获跟踪,以高动态载体在临近空间中的各种简单运动模型为依据,对载体相对于临近空间接收平台的多普勒频移变化趋势进行描述和仿真,在此基础上分析多普勒频移对载波同步产生的影响。理论分析和仿真结果表明,基于高动态载体运动模型的多普勒频移变化曲线能够正确描述高动态运动方式下的多普勒频移变化趋势。     

基于MF-FRFT伪码捕获算法研究

针对高动态环境下接收机的接收信号含有较大多普勒频率及其变化率,传统捕获方法无法对多普勒频率变化率进行有效补偿等问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的捕获方法。所提算法尝试采用匹配滤波器与分数阶傅里叶变换相结合的方法,利用在高动态环境下载波多普勒呈现近似线性调频信号的特点,寻找变换后峰值所在位置即可对多普勒频率和频率变化率进行有效估计,无需进行频域搜索,大大节省了捕获时间。理论分析和仿真验证表明,本文提出的基于分段分数阶傅里叶变换捕获方法,解决了传统方法在高动态环境下难以对信号多普勒变化率进行有效补偿的问题,尤其在低信噪比情况下,更好地提高了接收机捕获概率、缩短了捕获时间。     

空间通信中GMSK信号的载波恢复与时钟同步

在空间通信中,过大的多普勒频移和多普勒变化率会造成相干解调接收机无法进行载波恢复与时钟同步。为此,针对高斯最小频移键控Gaussian minimum shift keying,GMSK）信号提出一种可靠且快速克服大多普勒频移的改进平方环方法。首先通过频率估计模块获取粗略载波频率,其次应用改进平方环结构实现GMSK信号的载波恢复和时钟同步。仿真结果显示,在输入信噪比◢E▼b▽/N◣▼0▽=5 dB以及环路噪声带宽为50 kHz的条件下,载波恢复环路与时钟同步环路锁定时间约为3.6 ms。在低信噪比及大多普勒频移的条件下,该方法能够快速且稳定地实现GMSK信号在空间通信中的载波恢复与时钟同步。     

高动态GPS信号的捕获方法及性能

分析了基于分段匹配滤波器（PMF）-FFT实现高动态GPS信号捕获的子相关长度和FFT运算点数对捕获性能的影响,推导出多普勒频移捕获的范围和精度值,针对PMF-FFT捕获的多普勒频移分辨率低的缺点,提出了采用最小二乘法对幅频响应最大峰进行曲线拟合的方法来提高多普勒频率捕获精度的方案,最后对高动态GPS信号的捕获进行了仿真。结果表明：该方法可以很好地实现高动态GPS信号的快速精确捕获,并可以有效地缩短捕获时间和节省硬件资源。     

北斗卫星信号多普勒频移的电路设计

接收机在接收卫星信号时,由于接收机与卫星的相对运动,导致卫星信号在传播过程中出现多普勒频移。为了实现卫星信号中载波多普勒的剥离,设计了一种基于北斗卫星信号的载波多普勒剥离电路。描述了载波多普勒产生的原因以及剥离的方法,并详细论述了该电路的设计方法。最后对该电路进行MATLAB和Modelsim仿真,验证了设计的载波多普勒剥离模块性能满足北斗卫星接收机的要求。     

GLONASS卫星导航信号模拟与接收验证软件开发

GLONASS卫星导航信号的模拟可以为复杂环境下信号性能评估和接收机开发提供良好的研究基础。介绍了GLONASS信号的结构组成和仿真模型,分析了GLONASS信号生成过程中的伪距计算、多普勒频移、卫星位置计算三个关键问题,设计了一种基于C++平台的回放模式GLONASS信号软件模拟方案,实现了GLONASS中频信号文件的生成,并开发了GLONASS软件接收机进行了验证测试。结果表明,该软件接收机具有成本低和灵活度高等特点。