旋转条件GPS接收信号频率和相位变化分析

针对高旋转弹丸GPS接收机无法正常工作的问题,通过计算和分析高旋转条件GPS接收信号的频率和相位变化,为设计高旋转条件GPS接收机基带算法提供依据. 根据弹丸旋转运动特点和GPS信号的传播特性建立数学模型,对由于旋转引起的GPS接收信号的多普勒频率和相位变化进行计算. 结果表明,在转速为200r/s时,产生的载波最大多普勒频移为300Hz,相位变化为0.6π,这对载波环路跟踪会产生很大影响. 而码多普勒频移和相位变化不大. 计算结果对高旋转条件GPS信号捕获和跟踪算法设计具有重要参考价值.     

导弹自旋条件下GPS信号跟踪环路设计

根据实际中自旋导弹GPS接收天线相位中心与导弹自旋几何中心的不一致性,建立弹载天线坐标系。推导弹体自旋条件下接收的GPS卫星信号的附加多普勒频移变化规律,验证弹体自旋对接收信号的影响。提出一种新的GPS信号跟踪环路设计方法,以消除附加多普勒频率对跟踪的影响。该设计在传统环路基础上加入旋转跟踪环,实现对弹体自旋转速的估计,利用转速信息辅助环路跟踪。经过计算机仿真验证,新环路载波相位跟踪误差较传统环路显著减小,表明该设计能够获得更佳的信号跟踪性能。     

K波段测距仪基带信号跟踪处理研究

为了精确解算星间距离及距离变化率,从而恢复地球重力场,介绍了一种在K波段测距系统中的基带信号跟踪处理方法,这种方法依据数字锁相理论,给出了环路的结构框图及KBR基带信号模型,同时给出了KBR基带信号跟踪环设计方法和仿真参数的具体确定,最后以图和表格的形式给出了Matlab仿真结果,结果表明这种方法能很好地跟踪重力卫星动态,精确地提取载波相位,可使得静态相位跟踪误差小于10^-4Hz,动态情况下能保持稳定跟踪,对恢复地球重力场有重要意义。     

动态GPS接收机载波多普勒分析及环路跟踪性能实验研究

针对普通GPS接收机在炮射制导弹药动态条件下难以正常定位的问题,用SPIRENT卫星信号模拟器分析了几种动态条件下的载波多普勒频移及其变化率,进而产生载体不同动态条件下的卫星接收信号,用软件接收机对载波跟踪环路采用2、3阶锁相环(PLL)、1阶锁频环(FLL)辅助2阶PLL、2阶FLL辅助3阶PLL时的跟踪性能进行实验.结果表明,当载体加速度达到40 g时,仅用PLL无法正常跟踪,FLL辅助PLL跟踪正常;而对于弹道环境,1阶FLL辅助2阶PLL仅有一路跟踪正常,2阶FLL辅助3阶PLL有两路跟踪正常,据此给出了载波跟踪环路改进方案.     

基于锁相跟踪和惯组的旋转弹滚转角估计方法

为解决微惯性测量组合测量旋转弹滚转角的问题,在对旋转弹角运动特性进行分析研究的基础上,建立微惯性测量组合测量滚转姿态的数学模型,提出基于锁相跟踪算法和微惯性测量组合的旋转弹滚转角估计方法. 该方法对基于三阶锁相环的锁相跟踪算法及其特性进行研究,根据旋转弹角运动特性和微惯性测量组合测量信号特性确定三阶锁相环环路滤波参数,并建立基于三阶锁相环和微惯性测量组合的旋转弹滚转角估计模型,即可根据模型进行锁相跟踪计算得到滚转角. 仿真结果表明,三阶锁相跟踪环路能对旋转弹滚转信号进行有效跟踪,并能够通过微惯性测量组合估计滚转角速度和滚转角,满足旋转弹滚转运动姿态提取的要求,有较大的实用价值.      

远程旋转火箭弹转速短波探测法的研究

为了对火箭弹实施某种控制以达到减小火箭弹射弹散布和增加射程的目的,需要实时测量火箭弹的滚转角速度。针对远程旋转火箭弹,提出了一种基于短波信号进行转速测量的设想。通过分析推导,给出了感应电动势与弹体运动关系;探讨了利用近垂直入射天波传播NVIS天线解决短波通信静区的问题的可行性;对弹载短波接收天线采用铁氧体加载螺旋线圈天线,进行设计和仿真,在理论上解决了短波天线难以微型化置入弹内的问题。     

极低信噪比高动态信号的载波跟踪锁频环鉴别器

提出一种新的锁频环(FLL)鉴别器设计思路.在回波信号多普勒变化率较小的前提下,将正交解调后的差信号视为线性调频(LFM)信号,同时提取其起始频率和频率变化率作为FLL误差控制量,增强了FLL容忍高动态信号的能力. FFT鉴别算法和点积叉积鉴频算法在频率跟踪的不同阶段相互配合构成鉴别器,既获得了宽的鉴别范围又获得了高的鉴别精度. 针对极低信噪比情况下偶发鉴别野值的问题,提出了行之有效且实现简单的野值识别与剔除算法. 仿真结果表明上述思路可行,采用该鉴别器的FLL在信噪比低至-40 dB时能够容忍较高动态变化,且频率跟踪精度达0.2 Hz.     

惯性辅助下高动态高灵敏度GNSS Kalman跟踪环路设计

高动态卫星导航接收机使用宽带宽载波环来获得动态范围,而高灵敏度接收机使用窄带宽载波环来获得更长的积分时间,因此在高动态和弱信号场景中,存在带宽选择的问题。该文引入惯性辅助来消除接收机的动态应力,设计了一种惯性辅助的二阶Kalman跟踪环路。惯性辅助消除了加速度对接收机环路的影响,使接收机工作于准静态场景,允许使用低阶环路来改善瞬态响应,并压缩环路带宽来延长积分时间,抑制噪声影响的同时也改善了载波相位测量精度。采集航迹发生器和卫星信号模拟器输出信号并进行仿真实验。实验结果表明:使用20ms相干积分时间,接收机加速度大于50g的情况下,该环路可以跟踪载噪比为24dB·Hz的弱信号。     

基于载波辅助的GPS相对动态跟踪算法研究

针对高动态GPS信号接收问题,深入研究了相对动态跟踪的环路算法,分析了伪码双环跟踪结构,与国外采用的近似最大似然估计(AMLE)和扩展卡尔曼滤波(EKF)算法相比,该算法采用载波辅助伪码方法将绝对动态跟踪转换为相对动态跟踪,采用低阶窄带锁相环提高伪码环路的跟踪精度,简化了技术实现复杂度.经过系统仿真验证,性能满足高动态GPS信号跟踪要求.     

非等量采样伪码跟踪环建模分析

针对基带非等量采样伪码跟踪环参数优化设计问题,给出了非等量采样伪码跟踪环的MATLAB建模方法与部分代码。结合1 023 chip平衡Gold码延迟抖动跟踪环路模型与归一化点积功率型鉴相算法,给出了非等量伪码采样实现与环路仿真流程。同时,给出其环路滤波器误差输出曲线和环路再生伪码与接收信号中伪码的互相关函数曲线。仿真结果表明:在相同激励信号条件下,当采样频率小于4倍伪码速率时,该采样频率大约在2 k Hz的变化范围内,环路的伪码互相关函数曲线仍具有较好的对称性能。     

GNSS导航型接收机动态单点定位性能对比测试方法

为改善接收机自身定位性能,提高市场竞争力,全球导航卫星系统(GNSS)导航型接收机研制过程中需进行大量的定位测试和对比分析。动态情况下,接收机运动轨迹和实际接收的卫星信号质量实时变化,因此,传统的信号模拟器仿真测试方法不足以真实地反映接收机的定位性能。为反映各接收机的实际动态单点定位性能并能进行接收机对比研究,设计了一种动态单点定位性能对比测试方法,以轿车为移动载体在实际信号和真实环境中进行了验证试验。试验结果表明该方法可从观测数据质量和单点定位精度两方面实现三种导航型接收机的动态单点定位测试和定位性能对比。     

基于梯度法的移动卫星通信地面站跟踪系统

针对现行移动卫星地面站采用基于激光陀螺跟踪卫星方案的价格昂贵、使用不便等不足,提出了基于梯度法跟踪卫星的方案.同时提出基于梯度法和数字波束形成GRAD-DBF(grads-digital beam forming)技术的跟踪方案.系统无需激光陀螺、机电转台-伺服系统,能跟踪多颗非静止卫星.最后对GRAD-DBF跟踪方案和算法用Mathcad软件作了计算机仿真,给出了仿真程序和仿真结果.     

基于数字电视信号的定位技术研究分析

目前,定位某个目标一般采用的是GPS定位技术,但是GPS定位技术需要至少接收到4颗GPS卫星信号,才可以确定目标的位置,当某目标运动到室内或高楼耸立的大城市中时,因为受到高楼的遮挡,使得接收机因接收不到卫星的全部信号而无法完成对目标位置的准确定位．为解决这一问题,文章研究了基于数字电视信号（DTV）的定位技术,利用电视台发出的数字电视信号辅助GPS进行联合定位,从而实现目标的无线定位跟踪．、     

基于门限估计的水声通信接收机自动增益控制

为了使用自动增益控制对接收信号的幅度进行动态压缩,采用统计接收端信号过门限瞬时值次数的方法,判断是否要调整原信号和基于对数或指数信号的变步长调整自动增益控制算法。在对数或指数信号变步长调整中,对数或指数信号之间是可以互相转换的,步长和收敛因子的选取受水声信道特性、信号幅度、噪声种类的影响。该方法已应用于水声信号接收系统,可较好地对输入信号的幅度进行动态压缩,还滤除了部分噪声的影响,达到了设定的期望值。实验结果表明,该方法抑制噪声能力强,跟踪速度快,适合在水声通信系统中应用。     

弹载高动态卫星接收机环路设计及参数优选

通过对某155 mm炮射高动态旋转榴弹飞行动态应力变化规律及其对接收机基带信号处理的影响分析,提出一种适用于此类特殊环境下的高动态接收机环路跟踪策略. 从接收机环路跟踪性能角度出发,分析不同跟踪环路信号跟踪性能随噪声带宽变化规律,为合理选取噪声带宽提供理论依据. 实验表明,改进后环路设计方案不仅能较好地实现对弹道的检测,同时显著改善了检测信号的信噪比,提高了接收机的跟踪性能和抗干扰能力.      

双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的研究

为提高双H型石英音叉陀螺驱动信号的稳定性,基于DSP设计了一种数字化闭环控制电路,依据双H型石英音叉陀螺在串联谐振频率点处工作时驱动叉指振动的幅度随频率变化的影响最小,通过相位控制实现了驱动信号频率的跟踪,并利用希尔伯特变换产生了一对正交的参考信号用作相位检测.实验结果表明,双H型石英音叉陀螺工作稳定后,驱动信号频率跟踪算法的相位标准差为4mrad,精度达到0.003 4Hz.     

数字通信接收机中载波同步的一种算法

提出数字通信接收机中,由2DPSK调制信号还原基带信号,解决好收发载波同步的一种算法.对中频信号(2DPSK)直接采样后,在DSP(数字信号处理器)中用软件完成正交数字下变频,并从产生的信号中估计出收发载波的频差,并经卡尔曼滤波后再结合数字锁相环可还原基带信号,较好地解决载波同步问题,达到载频捕获范围宽、同步跟踪速度快、环路噪声小的特点.