CAPS软件模拟器基带信号生成

针对CAPS软件模拟器能够精确模拟各种环境的CAPS信号,相对于硬件模拟器而言更加灵活,便于CAPS接收机性能测试和功能调试,以及对CAPS导航系统理论验证.以Matlab为平台实现了 CAPS模拟器架构,主要包括导航电文读取、卫星星座仿真、虚拟钟计算、基带信号生成等,介绍了各模块的实现、数学模型,并用软件接收机验证了所生成的CAPS信号的正确性.     

BD/GPS/GLONASS三模软件模拟器的设计与实现

针对硬件模拟器结构复杂以及成本高等缺点,给出了基于MFC的BD/GPS/GLONASS三模软件模拟器的设计方案,实现了三模卫星软件模拟器动态链接库。三模软件模拟器分为算法和图形界面两大模块。算法通过全局变量,将卫星和用户位置等信息显示在不同的界面上,同时产生相应的三模软件中频信号;界面通过函数参数传递,将数据传递给算法,从而将产生的中频信号供软件接收机进行定位解算,为导航接收机的设计和验证工作提供便利。针对软件模拟器的实时性不佳,给出了数据缓冲方案。     

基于FPGA+DSP实现高动态GPS信号模拟器

为了测试全球定位系统(GPS)接收机在多种运动模式且高保真的环境中的性能,利用已有的星历和用户设定的参数,计算模拟载波和码多普勒频率和卫星信号延迟,进而在FPGA+DSP架构的硬件平台上,模拟GPS接收机接收到的GPS卫星信号.通过GPS接收机测试模拟器信号的定位结果与模拟器预先设定的轨迹相比较,其结果表明:高动态GPS信号模拟器能准确模拟多种运动模式下GPS卫星信号.     

基于几何分布和差分进化的双模导航选星算法

基于双系统集成场景,对几何精度因子建模.针对传统算法实时性低的问题,提出了一种基于卫星几何分布和差分进化的选星算法.根据仰角分布和系统种类,确定卫星组合几何分布;通过设置不同的适应度阈值和根据剩余卫星数目,自适应改变种群大小,实现了快速选星.仿真结果表明,所提算法与传统算法相比,差值范围为0~0.25,单时刻百次选星平均耗时为传统算法的8.09%,该算法可应用于可见卫星数目增加的双模导航场景中.     

复杂信号环境下的GNSS定位星座选择算法

为了有效减小全球导航卫星系统(GNSS)接收机在复杂信号环境下的定位误差,提出一种定位星座选择算法.该算法利用简化的距离残差平方和作为检验统计量,该检验统计量可以反映单颗卫星的伪距测量误差进而实时反映定位误差的变化.基于该检验统计量,提出的定位星座选择算法能够检测出多个错误观测量进而将其去除.测试表明,这种定位星座选择...     

导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法

为验证长合成孔径时间下地球同步轨道合成孔径雷达对地成像的机理,采用北斗3号IGSO导航卫星作为照射源,地面静止接收的星地双基构型进行等效性验证。针对导航卫星信号特点和星-地双基合成孔径雷达面临的时间频率同步难题,提出了一种基于回波数据估计导航卫星测距码延迟误差,并进行误差修正的星地双基地合成孔径雷达回波数据时频同步误差估计方法。该方法首先根据导航卫星脉冲重复频率对一维直达波信号和反射波信号进行了二维划分,保留了整个采集信号的完整性,通过直达波信号距离向匹配滤波获得非理想采样环境下正确的峰值位置序列,并利用此峰值位置序列完成直达波信号和反射波信号的时间同步误差补偿以及本地测距码的修正,解决了北斗3号IGSO导航卫星星地双基合成孔径雷达成像过程中存在时间同步后距离脉压信号包络分布与理论推导模型失配的问题;然后利用修正后的本地测距码对直达波信号匹配滤波获得直达波峰值相位矢量;最后利用此峰值相位矢量对反射波信号进行频率误差补偿和成像处理。实测数据的处理结果验证了所提方法的有效性。     

伪卫星接收机中相偏估计算法的研究

同步通信卫星导航定位系统用设置在地面的伪卫星方案以改进同步卫星在星座上的不足,改善地理几何因子-值.伪卫星接收机的设计过程中由于伪卫星信号时分的特点,一般的相偏估计算法不能满足要求.本文提出了一种星座图扩展方法来改进算法,通过仿真证明了算法是可实行的,算法运算后的信噪比也是符合要求的.     

基于FPGA的快速捕星方法实现

为了解决高动态GPS接收机硬件实现快速捕星的问题,提出了一种基于FPGA的利用多通道码相位进行并行捕获的快速捕星方法.该方法分析了码相位并行捕获算法原理及其实现存在的问题;讨论了接收通道数对捕星时间的影响,提出了扩展GPS接收机的通道数保证所有卫星同步搜索的相关器方法;在FPGA开发平台上,实现了并行32通道共享一路基于码相位并行捕获FFT/IFFT模块的快速捕星方法.测试结果表明:基于FPGA的快速捕星方法可行;冷启动条件下,捕星时间小于0.5s,与传统串行捕获方式相比速度有显著提高;应用于高动态GPS接收机实现了实时定位.     

GNSS软件接收机中相关捕获算法研究

为了适应全球卫星导航定位系统(GNSS)接收机的发展趋势,研究了一种GNSS软件接收机捕获多个星座卫星信号的相关捕获算法.该算法可以同时接收和处理GPS和Galileo两个系统L1频段内所有民用信号,通过仿真分析了影响算法性能的因素--本地复现序列数,并给出了利用Simulink和程序实现的算法来捕获两个系统民用信号的结果.结果表明,该算法可以很快地捕获到系统信号,具有灵活、方便、简单的特点,对软件接收机的设计有指导意义.     

高动态卫生模拟器的软件实现与仿真

在高动态GPS信号模拟器的使用中,需要根据用户的要求,设计出各种动态环境下接收机所接收到的GPS卫星信号的运动轨迹,为接收机的调试和测试提供真实环境下的数字信号源.由于需要经常修改和灵活设置各种参数,设计一个模拟器用户界面就显得十分必要.GPS卫星信号模拟器系统从整体上来说分为硬件平台和上位机软件两大部分,二者之间通过串口进行连接和通信.文中利用Visual C++实现了高动态GPS信号模拟器的上位机软件部分,把设计的界面主要模块的功能及设计实例,通过与Jubiter高动态接收机联调,用Matlab软件对自研模拟器和思博伦模拟器测试后的数据进行仿真,结果表明验证了软件设计的正确性和可行性.     

移动卫星网络中卫星切换调度研究

针对卫星切换调度问题,提出了一种最大服务时长切换调度算法. 该算法利用了现有的GPS基础设施和卫星网络中卫星的多样性(即在任意时刻多颗卫星覆盖相同的区域),减少了用户在通信过程中的切换次数,从而最终降低了用户的掉话率,实现了用户在低轨(LEO)卫星网络中实时高效的切换. 在Iridium卫星网络中的仿真结果验证了该算法的有效性.     

事件驱动的卫星编队姿态分布式协同控制

星间信息交互是卫星编队姿态协同控制的基础.为降低姿态协同控制对星间交互的信息量,满足资源和通信带宽受限等约束,在卫星编队Euler-Lagrange姿态动力学模型的框架内,提出了一种基于事件驱动的相对姿态分布式自适应控制算法.通过设计含有星间状态偏差、关联矩阵等的事件驱动函数,当该函数值满足条件时触发事件、更新数据,在非触发时间内利用触发时刻的信息设计控制算法,从而将卫星编队姿态一致性协同控制转化为事件驱动控制问题,有效降低了控制输入更新频次及星间信息交互量.基于Lyapunov理论证明了在事件驱动自适应控制器作用下,领航者—跟随者卫星编队系统是全局渐近稳定的.并证明了事件触发时间序列不会产生Zeno现象,即事件触发间隔时间存在下界.进行数值仿真验证事件驱动自适应控制算法的有效性,并将其与传统自适应控制算法相比较,仿真结果表明,所设计的控制算法在保证闭环系统控制性能的前提下,显著降低了控制输入更新频次和星间交互信息量,满足星上能量和星间通信能力等约束.     

角速度约束卫星编队控制与虚拟演示验证

针对角速度约束下卫星编队姿态同步控制问题,提出一种附加系统动态-姿态同步控制器综合设计策略.首先,考虑角速度约束影响,建立约束下卫星编队模型;其次,建立姿态跟踪误差方程,将角速度约束转化为角速度跟踪误差约束,并设计新型有限时间附加系统动态,保证姿态变化满足约束要求;然后,基于附加系统状态,设计姿态同步控制器,实现卫星编...     

一种区域卫星定位系统的星座方案

提出了一种用静止卫星和同步椭圆轨道卫星构造的区域卫星定位系统。并以GDOP最小化为目标,对该系统的星座参数进行了优化。利用仿真得到了该星座在我国的性能指标,并和GPS星座进行了比较。仿真结果表明,该方案能够满足我国及周边地区的卫星定位需要。     

多波束卫星系统中低复杂度预编码技术

针对减格辅助Tomlinson-Harashima预编码(LRA-THP)算法复杂度高的问题,提出一种适用于多波束卫星系统的低复杂度预编码算法. 该算法根据用户间的距离对用户进行分组,然后利用矩阵求逆及正交三角分解(QR)计算预处理矩阵,用于抑制分组间干扰. 计算过程中充分利用多波束卫星系统特点,减小预处理矩阵的维度,从而进一步降低算法运算量. 各分组内分别采用LRA-THP,消除残留用户间干扰. 仿真结果表明,相比LRA-THP,该算法的运算复杂度能降低92.5%,同时性能损失控制在0.2 dB. 另外,该算法能获得与已有的分组预编码算法相近的误码性能,同时使运算量降低69.7%. 该算法的低复杂度及灵活性使其具有较强的实用价值.     

Jamming and spoofing interferences suppression technique for satellite navigation receiver

A satellite navigation receiver that can suppress jamming interference and spoofing interference simultaneously is designed in this paper.An anti-jamming improved constrained spacial adaptive processing algorithm in signal processing and an anti-spoofing M-estimator based extended Kalman filter algorithm in information processing are proposed respectively.Simulations of the integral designed anti-interferences satellite navigation receiver demonstrate that the designed anti-interferences receiver can suppress jamming signals efficiently (above 40 dB) and ensure the normal reception of satellite signals while satellite signals and jamming signals have the similar direction of arrival (almost 10°).The designed anti-interference receiver can effectively eliminate the influence of spoofing signals on the navigation solution accuracy and maintain high accuracy of position and velocity estimation,which improves the anti-jamming and anti-spoofing capability of the satellite navigation receiver.     

Preliminary research on the blockchain protocol in satellite broadcasting network environment

Low throughput has been the biggest obstacle to large-scale blockchain applications. During the past few years, researchers have proposed various schemes for improving the systems’ throughput. However, due to the inherent inefficiency and defects of the Internet, especially in data broadcasting tasks, these efforts have all proved unsatisfactory. In this paper, we propose a novel blockchain protocol which utilizes the satellite broadcasting network instead of the traditional Internet for data broadcasting and consensus tasks. An automatic resumption mechanism is also proposed to solve the unique communication problems of satellite broadcasting. Simulation results show that the proposed algorithm has a lower communication cost and can greatly improve the throughput of the blockchain system. Theoretical estimation of a satellite broadcasting enabled blockchain system’s throughput is 6 000 000 TPS with a satellite bandwidth of 20 Gbps.     

密集观测场景下的敏捷成像卫星任务规划方法

针对密集观测场景下敏捷成像卫星任务规划问题求解空间大、输入任务序列较长的特点,综合考虑时间窗口约束、任务转移时卫星姿态调整时间、存储约束和电量约束,对敏捷成像卫星任务规划问题进行建模. 提出融合IndRNN和Pointer Networks的算法模型（Ind-PN）对敏捷成像卫星任务规划问题进行求解,使用多层的IndRNN结构作为算法模型的解码器. 基于Pointer Networks机制对输入任务序列进行选择,使用Mask向量考虑敏捷成像卫星任务规划问题中的各类约束. 基于Actor Critic强化学习算法对算法模型进行训练,以获得最大的观测收益率. 实验结果表明,对于密集观测场景下的任务规划,Ind-PN算法的收敛速度更快,可以获得更高的观测收益率.     

卫星通信双循环下Volterra滤波预失真算法

针对卫星功率放大器输出信号非线性化的问题,提出了一种简化预失真算法.该算法通过两个一阶截断Volterra滤波模型构建前馈循环和反馈循环,并结合两重循环调整预失真器系数来实现卫星通信发射信号线性化处理.在载波频率的提高或传输速度增大时,该算法仍可通过提高预失真器系数更新速度和精确度,从而保证卫星发射信号具有较好的线性特性,具有很好的使用价值和可操作性.