临近空间飞行器低仰角测控通信中的自适应盲波束形成算法

由于临近空间复杂的大气环境,临近空间飞行器的测控通信系统与以往的卫星、导弹等系统测控有很大不同,针对低仰角测控通信所面临的多径反射干扰严重的问题,建立了系统的多径模型,提出了一种利用最大信干噪比准则进行测控通信的自适应盲波束形成算法,并进行了测控站固定和移动情况下算法性能的数值仿真,结果表明算法不仅具有很好的收敛性,并且权值的迭代能够使波束最大增益方向始终对准到期望方向     

一种无人机低仰角测控通信信道建模方法研究

针对无人机测控通信系统,在分析低仰角信道中直射、反射与散射径特性的基础上,提出一种无人机低仰角测控通信信道建模方法。将直射径建模为含有直射载波多普勒频偏的乘性信道,采用正弦波叠加法将散射径建模为入射角在任意范围内均匀分布的衰落信道,并分析讨论了散射径中不同入射角范围对其时变性、相关性的影响。采用此模型设计2个不同莱斯因子条件下的信道实例,验证建模方法的正确性,并讨论莱斯因子对系统BER特性的影响。仿真结果表明,莱斯因子对系统性能有较大的影响,当莱斯因子较小时,则要求无人机或测控站天线主波瓣较窄,具有较强抑制多径的能力。     

测控通信系统低仰角多径效应分析及均衡

本文针对远距离测控通信系统的低仰角海面多径信号进行建模,并对多径影响进行了分析,提出了应对多径效应的时域均衡算法并对算法进行了仿真分析。     

选择性分集合并中信噪比估计问题的研究

针对高速列车无线测控通信系统,研究了多信道选择性分集合并问题.在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径衰落信道下,对四种信噪比(SNR)估计算法的性能进行了仿真分析,并通过均衡技术改善了多径信道下SNR估计的准确性,计算机仿真结果验证了方法的有效性.     

基于深度学习的米波雷达低仰角估计方法

米波雷达在探测低空目标时存在严重的多径效应,直达波和反射波相当于距离较近的两个强相干点源,目标回波信号协方差矩阵存在噪声子空间与信号子空间相互渗透的问题,经典的超分辨物理算法仰角估计精度会急剧变差。为解决上述问题,文中基于米波雷达经典镜像多径反射模型,利用深度神经网络和全连接网络构造了一个深度学习网络用于低仰角目标波达方向(DOA)估计,将子空间相互渗透的原始协方差矩阵数据实部、虚部及相位特征作为深度学习网络输入,利用智能学习方法解决了多径反射条件下DOA估计问题。相比于基于子空间分解或信号拟合类的超分辨估计方法,文中所提方法仰角估计精度更高且计算量更小。仿真实验验证了新方法的优越性和有效性。     

采用时域联合稀疏恢复的多输入多输出水声信道压缩感知估计

多输入多输出(MIMO)水声通信技术可以在极其有限的水声信道频带资源内提高信道容量,但多径和同道干扰的同时存在,使传统信道估计算法如最小二乘算法、压缩感知估计算法的性能急剧下降。考虑到通信数据块间水声信道多径结构存在一定的相关性,该文利用这种数据块间多径结构的时间域相关性建立水声MIMO信道的时域联合稀疏模型,并利用同步正交匹配追踪算法进行多个数据块联合稀疏恢复信道估计,提高MIMO信道多径稀疏位置的检测增益并抑制同道干扰,提高水声MIMO信道的估计性能。仿真和MIMO水声通信海试实验表明了所提方法的有效性。     

地空测控链路OFDM信道估计

针对无人飞行器大动态运动特点,提出利用地空测控窄带扩频链路的信道估计,辅助OFDM传输方式的下行宽带链路进行信道估计的方法。基于OFDM信道估计基带模型,设计了奇偶OFDM符号分组交错导频插入方式,设计了基于窄带链路多普勒频偏、多径时延信道估计的宽带链路信道估计算法。在大多普勒与多径传输信道下对算法误码率性能进行了仿真,验证了下行宽带链路具有较强的抗大多普勒、抗多径衰落的性能。     

近地空间通信中的降雨衰减影响分析

近地空间通信中链路损耗随着传输仰角的降低而增加。在低仰角传输中,大气传输损耗由于信道复杂度的增加而衰减严重。文中基于ITU-R的降雨衰减模型,结合低仰角远距离传输,分析了近地空间通信链路中冰/雨层与纬度位置的关系,并在不同频段,不同轨道高度对降雨衰减及雨衰导致天线尺寸的变化进行数值计算和仿真。仿真结果表明：在低仰角的传输环境中,降雨对近地空间通信链路的影响较大,不可忽视。其中S频段比X和Ku波段衰减小近20dB。最后总结了传输电波的工作频率、覆盖半径以及平台高度给降雨衰减带来的影响,以此来正确估计大气传输损耗对通信链路性能的影响,为近地空间在低仰角下远距离传输的链路预算提供了一个理论参考值。     

基于交替投影的DOA估计方法及其在米波雷达中的应用

由于低仰角目标回波中存在多径信号,使得米波雷达难以对低仰角目标进行高度测量,为此该文提出一种适用于多径信号情况下的波达方向估计的迭代方法。该方法将回波信号的相关矩阵,在各个信号子空间中交替投影,该方法可以同时对直达波和反射波进行精确的波达方向估计,并可以有效地对米波雷达中的低仰角低空目标进行高度测量。计算机仿真和某米波雷达实测数据的处理结果证实了该方法的有效性。Monte-Carlo试验结果表明在低仰角低空测高时,该方法具有比时空级联最大似然方法更好的性能。     

临近空间激光通信信道特性及系统分析

临近空间飞行技术的发展使临近空间激光通信的实现成为了可能。由于临近空间飞行器的飞行特点独特,故信道特性的不同成为临近空间激光通信与一般空间激光通信之间的重要差异之处,因此信道分析是临近空间激光通信的理论研究中的关键内容之一。在分析临近空间激光信道的特殊性的基础上,应用信道衰减和湍流模型,探讨斜程信道随天顶角的变化规律。同时应用光束数值仿真方法模拟临近空间激光信道及通信系统性能,讨论了天顶角变化时衰减和湍流对通信质量的影响,提出对临近空间激光通信系统的可能的重要影响因素。     

基于临近空间的目标探测及宽带通信

临近空间是未来军事装备体系发展的一个重要领域。在区域性应用中具有组网灵活、快速机动、定点不间断持续侦察和性价比高等优势。介绍了国内外对临近空间及临近空间飞行器的开发和研制情况,给出了基于临近空间的目标探测模式。通过论述平流层通讯体制,探讨了利用宽带数据链和多数据链融合技术构建临近空间传感器网络以支持协同探测的技术途径。     

LFM雷达对临近空间高超声速目标的跟踪研究

针对临近空间高超声速目标跟踪的问题,提出了一种ECEF坐标系下基于径向速度补偿和相邻时刻目标量测对消处理的高超声速目标跟踪算法.首先,充分分析了目标高超声速运动对雷达探测跟踪的影响,并在此基础上合理构建了目标高超声速运动下的量测模型,以避免模型失配所引起的滤波发散问题;其次,利用解模糊处理后的径向速度估计对目标高超声速运动引起的高动态偏差做近似补偿,以将问题转换为低系统偏差下的状态估计问题,最后,通过基于相邻时刻目标量测对消处理的单雷达量测方程构建,可有效回避低系统偏差存在下的航迹关联问题,进而实现临近空间高超声速目标的可靠跟踪.仿真结果表明,与现有的临近空间目标跟踪算法相比,该算法具有较高的定位跟踪精度.     

Measurement and Modeling of Amplitude Scintillations on Low-Elevation Earth-Space Paths and Impact on Communication Systems

Amplitude scintillations occurring on low-elevation earthspace paths can be large enough to significantly degrade the quality of satellite communications links atX-band and higher frequencies. This paper presents measurements of amplitude scintillations on low-elevation (7.1° and 8.9°) satellite downlinks atX-band. The statistical distributions of scintillation amplitude and rms intensity are approximated using the Moulsley-Vilar model [1]. An analytical approximation of this model is presented and is shown to be an easy means of predicting system outage time due to scintillations. Theoretical estimates of the average bit error rate for a digital satellite link subject to scintillation fading are presented for NCFSK and CPSK modulations. Other ways in which scintillations can affect a satellite communication link are discussed, and results are also presented showing the seasonal and diurnal variability of the scintillation intensity and long-term correlation with ground temperature.     

基于浮空平台的星地激光中继通信系统设计

针对星地激光通信受大气环境影响较大,无法全天候工作的难题,可考虑在18~22 km的平流层高度部署星地激光中继通信系统。其中卫星与平流层中继系统间采用激光通信,平流层中继系统与地面间采用大容量毫米波通信,基本消除大气环境(云、雨、雾、大气湍流等)对激光通信的影响,提高星地激光馈电链路可用度。受限于平流层平台成熟度不足,需首先开展基于成熟浮空平台的星地激光中继通信系统研究,先期对缓慢移动浮空平台搭载激光通信载荷与卫星间链路对准,激光通信载荷在浮空平台顶部柔性表面安装可行性等关键技术进行验证,为后续在平流层高度部署临近空间信息网络提供技术支撑。     

基于多帧相位增强的米波雷达低仰角目标DOA估计方法

针对米波雷达低仰角目标的DOA估计问题,该文提出一种新的基于多帧相位特征增强方法,所提方法可以有效解决低仰角条件下阵列接收信号中直达信号相位特征模糊问题,进而提高DOA估计精度。通过学习多帧原始数据的相位分布特征与理想环境下直达波信号的相位分布特征之间的复杂映射关系,有效削弱多径信号引起的相位误差,将增强后的相位信息与原始的幅度信息进行数据重组,并利用已有的超分辨算法进行DOA估计。通过计算机仿真实验和实测数据验证,该文所提方法在DOA估计性能以及泛化能力上优于基于物理驱动的MUSIC算法以及数据驱动的基于特征反演和基于支持向量回归的两种估计方法。     

基于近空间伪卫星的"双星"增强系统

为解决“双星”定位系统不能实现无源导航的缺陷,提出近空间伪卫星概念,设计了基于近空间伪卫星的“双星”增强系统。分析了近空间伪卫星的需求,确定其活动区域和平台形式。提出近空间伪卫星自身定位的几种形式,比较各自的特点,确定可行方案。不仅提供了一种三维无源导航资源,而且对近空间领域的开发,以及对近空间飞行器的应用提供了更具潜力的发展方向。     

基于资源池的测控设备动态集中管理

为满足日益增长的航天测控任务需求,采用基于资源池的测控设备动态集中管理,可以有效降低投入成本,提高系统的可靠性和资源利用率。介绍了我国传统测控系统体系架构,从优化传统测控站的资源利用率角度入手,提出了基于资源池的测控设备动态集中管理,分析了其功能需求,论述了关键技术问题,为实施基于资源池的测控设备动态集中管理提供了一定参考。     

测控雷达距离零值校准方法研究

距离值是测控系统外测数据中的重要一项,某船载测控系统的测距系统采用的纯侧音测距体制是距离值测量的一种常用方法。在介绍了传统距离校零方法的基础上,分析了该测控系统的地面零值分离方法,且对任务中距离零值的装订方法进行了说明。实践证明,该方法准确有效,历次任务分离的地面零值比较稳定。     

基于软总线的业务测控系统平台研究

阐述了基于软总线技术的业务测控系统平台的基本概念和总体结构,对平台各组成部分的功能、组成和用途进行了详细分析;选用适合的中间件产品搭建基础平台。对业务测控系统中构件进行分层设计,开发原型软件实现业务测控系统核心应用;通过业务流程变更和测控站接入试验,验证基于"软总线+软构件"架构的原型测控系统具备的快速重构特性。对该基础平台的应用前景做了展望。