现代卫星导航系统技术特点与发展趋势分析

简要介绍了美国GPS系统、饿罗斯GLONASS系统、欧洲Galileo系统、中国北斗卫星导航系统、以及日本和印度的区域卫星导航系统的发展状况．重点研究了GPS系统星座维持、有效载荷、自主导航、信号调制和地面站改造等最新技术特征,以及GPSⅢ系统技术及研究进展,分析论证了卫星导航系统技术的发展趋势,为我国卫星导航系统建设规划提供参考．     

基于干扰温度的频谱感知算法研究

干扰温度机制是认知无线电的频谱感知方式中的一种.为了进一步提高干扰温度的效率和效果,对基于干扰温度的感知技术进行了分析和研究.对比了多窗谱估计方法和Welch方法,并采用一种基于神经网络的多窗谱结估计合奇异值分解算法.仿真结果表明,多窗谱估计方法优于Welch方法.基于神经网络的多窗谱估计结合奇异值分解算法,降低了干扰温度估计算法的复杂度,同时能够适应频谱环境时变的特性.     

全双工通信关键技术研究

传统的半双工(half-duplex,HD)无线系统利用正交的时隙进行信号的发送和接收,造成无线频谱资源的极大浪费.而全双工(full-duplex,FD)通信技术以其链路容量倍增及其潜在的频谱资源利用率提升能力得到学术界和工业界的广泛关注.本文首先将全双工与半双工的模式性能进行比较,详细列举了现有全双工技术的优缺点.作为全双工系统的核心难题,自干扰(self-interference,SI)消除技术可以采用两类主要技术加以实现:被动自干扰抑制和主动自干扰消除.本文对相应技术的优缺点进行了比较.此外,针对复杂时变的无线频谱环境以及动态变化的无线网络结构,本文讨论了全双工媒体接入控制层(medium access control,MAC)协议的设计.本文还进一步论述了实际系统环境下的全双工算法设计与实现,包括中继网络编码、中继选择以及动态资源分配等.最后,本文对全双工通信未来研究方向进行了探讨,并总结全文.     

卫星导航接收机抗欺骗干扰极大似然检测性能分析

欺骗干扰给卫星导航接收机带来巨大威胁,而现有的文献均把欺骗干扰识别作为抗欺骗干扰的主要研究方向,而涉及欺骗干扰抑制方面的文献很少.本文针对卫星导航接收机抗产生式欺骗干扰问题,根据接收机具有不同干扰先验信息的3种情形,分别提出并证明了3个命题.这些命题给出了极大似然检测器在干扰背景下对真实卫星数据的检测性能界.命题表明,在具备干扰信道先验信息时,极大似然检测器具有良好的抗产生式欺骗干扰性能.仿真实验验证了理论分析的正确性和有效性.     

基于卫星定位的位置服务分析及其应用研究

全球导航卫星系统(GNSS)在位置服务领域发挥着巨大的技术支撑作用.本文概括了GPS现代化、GALILEO、GLONASS和北斗导航系统的建设与发展情况,挖掘基于位置服务(LBS)的技术应用需求,并针对2008北京奥运会和2010年上海世博会的服务应用做技术推广研究和行业应用分析.     

一种自适应频谱成形器:在超宽带认知无线电中的应用

超宽带脉冲无线电(UWB-IR)在高速通信、高精度定位及穿墙透地等重要领域具有广阔的应用前景,它与认知无线电结合将进一步缓解频谱资源的紧张局势.然而,现有的UWB脉冲难以充分利用其频谱能量,导致其传输性能下降;同时,UWB-IR无法有效而灵活地进行频谱规避,从而无可避免地干扰其余授权用户.从数学插值理论出发,本文基于径向基神经网络提出一种通用频谱成形滤波器,进行合理简化后给出其简单硬件实现.该脉冲设计网络能快速跟踪UWB设备的工作环境,自适应地设计具有特定频谱的UWB-IR脉冲.当无授权用户工作时,它能最大化频谱利用率,改善UWB系统传输性能;当有授权用户时,在最大化非授权频段能量利用率的前提下,它能有效地规避授权频段,实现可靠频谱共享.理论分析和仿真表明,基于神经网络的UWB脉冲在频谱利用率、频谱规避性能及接收性能等方面均优于现有设计方案.     

机械传动系统中嵌入式信号采集及无线传输设备设计与实现

针对传统的机械传动系统信号采集设备的不足,基于ARM7微处理器与射频芯片CC1101提出了用于机械传动系统的嵌入式信号采集及无线传输设备设计方案并实现。阐述了设备的组成及设计原理,并从硬件和软件两个方面说明了系统的设计及实现方法。该设备应用在某汽车传动轴扭矩测试的试验结果表明,在特殊工作环境下,设备使用方便,数据传输稳定可靠,所得信号的干扰及能量损失更小。     

关于X射线脉冲星导航的轨道力学问题

X射线脉冲星导航是以脉冲星辐射的X射线信号作为信息输入,经过相应的信号和数据处理,为近地轨道、深空和星际空间飞行的航天器提供高精度的位置、速度、时间和姿态等导航信息的实现过程.本文在概述X射线脉冲星导航概念和原理的基础上,重点研究利用X射线脉冲星导航的航天器轨道力学模型以及时钟系统状态方程.并通过数值分析试验,定量分析基于X射线脉冲星的导航卫星轨道确定与时间同步的可行性,初步论证X射线脉冲星导航与航天器轨道力学模型的基本关系.     

嫦娥三号巡视器GNC及地面试验技术

嫦娥三号巡视器是我国首个实现地外天体表面巡视探测的航天器,其制导导航控制（GNC）技术与地球卫星和飞船等全然不同.嫦娥三号巡视器GNC系统突破了月面自主导航定姿定位和协调运动控制、基于双目立体视觉的自主环境感知、基于地形通过性量化分析的路径规划、基于主动结构光被动视觉的激光探测避障以及地面试验验证等关键技术.在轨飞行试验结果表明,GNC系统实现了既定任务目标,为未来火星等深空巡视探测任务奠定了技术基础.本文对巡视器GNC系统的任务要求、系统组成、功能实现方案及关键技术、工作模式、地面试验验证及在轨飞行情况等方面进行了系统介绍.     

关于建立我国导航卫星系统的初步意见

本文是作者关于建立我国导航卫星系统的初步意见。首先阐述了我国建立导航卫星系统的必要性,然后围绕着系统的区域性和全球性,主动式和被动式,导航定位定时能力,与其他系统的互操作性,民用和军用等方面阐述了我国导航卫星系统的主要原则和目标。     

分数阶傅里叶域与时域联合干扰抑制研究

针对传统扫频干扰抑制方法存在信噪比损失大、输出信干噪比受输入干信比影响大导致同步性能不稳定、强干扰下频谱泄露严重等问题,提出了一种基于重叠变换的分数阶傅里叶域与时域联合干扰抑制技术.首先通过加窗、重叠分数阶傅里叶变换,提高干信比改善性能,降低信噪比损失;其次,通过弱化干扰与二次门限处理,在分数阶傅里叶域中尽可能多地抑制干扰能量,减小干信比对输出信干噪比的影响,最后,通过分数阶傅里叶域及时域联合干扰抑制,解决强干扰存在相位不连续造成分数阶傅里叶抑制后,时域仍残留干扰能量的问题.理论分析及仿真结果表明,本文所提方法对单个调频率多个周期扫频干扰和多个调频率扫频干扰均具有较好的抑制效果,尤其在高干信比下比传统方法性能改善明显.     

考虑寄生参数的PWM变换器传导干扰预测

通过对三相变换器主电路各部分高频寄生参数的研究,对变换器传导电磁干扰的产生机理及共模、差模干扰耦合路径进行了分析,给出了确立寄生参数及其拓扑结构的一种方法,提出了三相变换器系统的高频干扰预测模型并使用频域计算的方法得到了相应的频谱.设计实验,并以一台大功率整流器为对象进行了实验测试.实验结果与计算结果的对比验证了理论分析的正确性.     

间歇采样转发干扰的数学原理

相干干扰是现代雷达电子战领域的重要发展趋势之一, 宽带射频信号的高速采样和收发天线高度隔离是实现相干干扰的关键技术, 但在工程实现上存在着很大的技术挑战. 针对这种情况, 提出了基于间歇采样处理的新型干扰方法, 其核心思想是立足于干扰机天线收发分时体制, 对雷达信号进行低速率的间歇采样处理, 然后巧妙地利用脉压雷达的匹配滤波特性, 就可以产生逼真的相干假目标串的干扰效果. 着重针对线性调频体制脉压雷达阐述了间歇采样转发干扰的数学原理, 描述了干扰效果, 给出了关键干扰参数和指标的数学表达式, 其结果对于其他类型相干雷达的干扰设计均有指导意义.     

火星伞降段多体动力学特性分析与安全设计研究全文替换

针对火星进入降落伞减速段多体运动带来的技术挑战,首先介绍了降落伞系统的设计方案,基于仿真和典型试验结果分析了降落伞减速过程动力学特性产生机理和主要影响;然后提出弹伞、大底和背罩分离、自主导航与姿态控制等方面的安全设计方法;最后介绍了天问一号伞降过程的在轨实现情况;实际飞行结果表明,本文的研究对后续火星着陆任务具有重要的参考意义.     

十字型阵列的互耦自校正算法

针对十字型阵列的互耦校正问题,提出一种信号源的二维角信息与互耦系数联合估计的互耦自校正算法,该方法对线阵内和线阵间的互耦同时进行校正.利用线阵内互耦矩阵及线阵间互耦矩阵的特性,构造重构矩阵,将耦合的二维角与互耦系数联合估计问题转化为级联估计问题,不需要校正源,避免了高维参数的非线性搜索.理论分析和仿真结果均表明,提出的方法可以很好地解决十字型阵列的互耦校正问题,信号的二维角和互耦系数的估计精度高,且计算量小.     

基于Tsallis模型的重叠峰信号分离

针对多个领域共同遭遇的重叠峰信号分离难题,提出了一种分离重叠峰信号的简单方法.利用Tsallis分布作为待处理峰信号的模型,借助分数阶微分作为信号变换工具,通过建立Tsallis峰信号的极值与其微分阶次的关系式和过零点与其微分阶次的关系式,获得了两类参数估计器,利用这些参数估计器,通过调节峰形参数能够估计出Gaussian峰、Lorentzian峰和Tsallis峰信号的峰位置、峰高和峰宽参数,根据获得的特征参数可拟合出待分析的峰信号,从而实现重叠峰信号的分离.     

基于恒模特性的单通道时频重叠信号盲分离算法

针对单通道同调制方式、同调制参数时频重叠信号的盲分离问题,基于MSK信号的恒模特性,及对MSK混合信号分量幅度的准确估计,构建了单通道信号盲分离欠定方程组.为解决该方程组的解模糊问题,根据MSK信号相位连续特性,提出了相位方差最小模糊解消除准则.但相位对噪声较为敏感,该准则可能会产生严重的误判现象,又提出了一种基于最小斜率的补充准则.基于以上两种模糊解消除准则,可对单通道信号盲分离欠定方程组的模糊解进行合理选择,有效地实现了MSK时频重叠信号的单通道盲分离.仿真结果表明:在信噪比大于5 dB的条件下,该算法对混合信号具有较好的分离效果.并且该算法具有复杂度低、计算量小的优点.     

自适应频域块LMS算法在抵消干扰方面的研究

分析了无线通信系统中自适应滤波算法中的LMS算法,并提出了利用自适应抵消输入信号中的干扰而获取有用信号的在频域实现的干扰抵消方法,该方法基于时域中的数据块最小均方误差LMS算法和该块LMS算法中存在线性相关和线性卷积的过程,通过1/2重叠保留法的快速傅立叶变换FFT,在频域以直接相乘的计算方式实现快速相关和快速卷积,利用自适应滤波器在频域实现LMS算法.通过实验仿真比较可以看出,该频域块LMS算法不仅保证了与时域自适应滤波算法有相同的收敛性,而且由于利用了快速FFT技术,使运算量大大减少.     

AM信号确认算法研究与仿真

通过分析短波段AM广播信号调制特性，定义了调制信号上下边带频谱相关系数和调制信号与包络检波信号频谱相关系数，并以语音检测相关参数作为辅助。由此提出一种对AM广播信号进行“身份验证”的信号确认算法。基于短波标准信道的仿真实验表明，所定义的两个参数对噪声和信道滤波鲁棒，该算法可直接应用于实际工程环境，具有重要应用价值。     

玉兔2号月球车大间距导航成像的空间分辨率建模分析

玉兔2号月球车在月面巡视探测中,因斜坡凹坑众多使得行驶滑移严重.导航点的精确定位是路径规划的前提,也是月球车安全行驶的保障.玉兔2号月球车月面行进采用大间距行进模式,相邻导航点之间大多相距7 m以上,使得前后站图像的缩放尺度差异较大,如何从前后站序列成像中选出最优配对图像以实现特征匹配与定位解算的全自动是导航点定位的关键.本文在分析站点距离和成像倾角对图像重叠度、重叠区尺度变换等因素影响的基础上,提出并建立了图像像素的空间分辨率(单个像素对应月面区域的尺寸)与摄影光线长度和观测面法线方向角的关系模型,给出了不同站点距离和成像距离条件下图像重叠与缩放的定量关系,设计了站点距离、最优配对图像和匹配可行性的计算策略,从根本上确立了站点距离与成像距离对导航点定位的影响关系.结合嫦娥四号任务数据,对上述模型和分析的有效性进行验证,确立了上述方法对工程任务的指导意义.