二进制偏移载波调制信号畸变误差评估指标研究

随着全球卫星导航系统的发展，二进制偏移载波（BOC）调制信号被广泛采用。全面评估BOC信号的畸变误差对于导航系统的信号完好性评估与监测具有重要意义。前文对于BOC信号的畸变研究较少，没有解析评估BOC信号畸变误差的指标与方法。本文针对三种常见的信号畸变，给出了完善的畸变误差评估指标，能够全面评估畸变误差。同时采用提出的评估指标对北斗全球系统B1频段上的基线信号BOC(14,2)及MBOC(6,1,1/11)信号进行评估。文中提出的畸变误差评估指标能够用于评估现代卫星导航信号的畸变误差，对现代导航信号体制设计及完好性监测均具有指导意义。     

二阶阶跃模型下导航信号畸变对接收机载噪比估计影响分析

载噪比作为评估导航信号质量的重要指标,直接影响着接收机的捕获、跟踪和电文解调性能。推导了基于国际民航组织二阶阶跃信号畸变模型下导航接收机采用相关、非相关处理时载噪比估计与畸变模型参数之间的解析表达式,并分析了畸变参数对导航接收机载噪比估计误差的影响。理论分析及仿真结果表明:数字畸变参数变化范围下导航信号载噪比变化在10-2量级,增大模拟畸变的振荡频率或者减小衰减频率将会提高载噪比估计值,模拟畸变参数变化引起的载噪比损耗可达0.1d BHz,畸变参数对载噪比估计的影响整体上都较小,因此导航接收机的载噪比输出不能作为监测导航信号是否异常的完备检测量。     

ICAO二阶阶跃模型下信号畸变对导航接收机载噪比估计影响分析

载噪比是评估导航信号质量的重要指标,直接影响着接收机的捕获、跟踪和电文解调性能。论文推导了基于国际民航组织（ICAO）二阶阶跃信号畸变模型下导航接收机采用相关、非相关处理时载噪比估计与信号畸变参数之间的解析表达式,并分析了导航信号畸变参数对载噪比估计的影响。仿真结果表明,数字畸变参数变化范围下导航信号载噪比变化在10-2量级,增大模拟畸变的振荡频率或者减小衰减频率将会提高载噪比估计值,模拟畸变参数变化引起的载噪比损耗可达0.1dBHz,畸变参数对载噪比估计的影响整体上都较小,因此利用接收机输出载噪比作为导航信号异常监测手段是不完备的。     

基于导航定位服务性能的GNSS天线阵 抗干扰统计性能评估方法

基于可用率指标的天线阵统计性能评估方法已成为GNSS天线阵性能评估的共识,但在指标体系及具体细节上,传统的评估方法尚存在不足之处.一是对信号作独立均匀入射的假设,与实际星座特性相差较大,二是单信号可用率指标尚无法满足GNSS接收机对导航定位的需求.针对这两方面的问题,提出了可定位概率、服务可用性等与接收机导航定位服务性能相关联的新指标.结合实际导航卫星星座的分析验证了新指标的有效性.     

二阶阶跃畸变模型下的卫星自主完好性监测接收机测距精度分析

测距精度是评估卫星自主完好性监测接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标。推导了卫星自主完好性监测接收机在国际民航组织二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。     

高阶BOC信号电离层色散效应的模拟方法

导航信号模拟器需要模拟电离层引起的延时和色散效应,与传统导航信号相比,新体制高阶BOC信号具有更宽的带宽,而传统导航信号的模拟方法会引入不可忽略的电离层延迟建模误差。通常情况下BOC(14,2)信号上下边带信号的电离层延迟可达到米级的差异。提出运用双边带模型的BOC信号模拟方法并进行了仿真,结果表明改进方法可以准确模拟电离层色散效应的影响。     

ICAO二阶阶跃畸变模型下的SAIM接收机测距精度分析

测距精度是评估卫星自主完好性监测（SAIM）接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标,论文从数学上推导出了SAIM接收机在国际民航组织（ICAO）二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。     

高阶BOC信号电离层色散效应的模拟算法*

导航信号模拟器需要模拟电离层引起的信号延时和色散效应,对于传统BPSK信号,模拟器基于单频假设,通过直接调整码相位和载波相位之间的相对关系来模拟电离层的影响。新一代卫星导航信号广泛采用的BOC (Binary Offset Carrier)调制信号具有更宽的带宽,作单频假设会引入不可忽略的电离层延迟建模误差。论文提出了基于双边带模型的高阶BOC信号高精度模拟方法,并仿真验证了算法的正确性。该方法可应用于导航信号模拟器实现BOC信号电离层色散效应的模拟。     

新体制下导航装备维修保障效能评估研究

军队规模结构和力量编成改革促使导航装备维修保障体系发生深刻变化,为有效评估新体制下导航装备维修保障效能,结合新体制下导航装备维修保障特点及需求,以维修资源配置、维修管理效益、装备维修效率为一级指标,基于层次分析法(AHP)建立维修保障效能评估指标体系,构造拟优一致性矩阵计算权重向量;针对不同类型指标数据,分别选用效益型和成本型隶属度函数生成模糊关系矩阵,使用模糊综合评估法(FCE)评估维修保障效能.实例表明,所建指标体系系统完整,评估方法简便易行,有效可靠.     

全捷联导引头寄生回路稳定裕度分析及校正网络设计

从工程应用角度分析了捷联导引头引起的寄生回路的数学模型.在频域内分析了由刻度尺误差、动力学延时对寄生回路稳定性的影响,根据幅值裕度和相角裕度计算出刻度尺误差和动力学延时允许的变化范围,在时域内对稳定边界进行了验证,证明了边界条件即为临界稳定状态.考虑寄生回路的影响提出了有效导航比的概念,分析了刻度尺误差对有效导航比的影响.对寄生回路提出了超前校正网络+增益控制,对寄生回路的幅值和相角裕度进行了设计,满足稳定性指标要求,补偿了刻度尺误差对有效导航比的影响,经仿真分析验证采用超前校正网络+增益控制,能够满足稳定裕度和比例导引控制有效导航比的要求,为工程研制提供理论参考.     

基于平均可工作概率的星间链路整网抗干扰性能评估方法

导航战条件下的全系统自主导航运行是卫星导航系统星间链路建设的重要目标之一。对星间链路在导航战情况下的工作性能进行准确评估具有非常重要的意义。星间链路的整网抗干扰性能与单星抗干扰能力、星间信号体制、建链策略、网络体制等多种因素均有关系,比较复杂,从而为其准确评估带来很大困难。为准确评估导航战条件下星间链路的整网抗干扰性能,对影响星间链路整网抗干扰性能的各种因素进行分析,并在此基础上对整网抗干扰性能评估场景进行建模设计。提出了以干扰场景遍历条件下的平均可工作概率为指标的星间链路抗干扰性能评估方法,定义了可用率评估指标体系,从而使准确、定量评估星间链路整网抗干扰性能成为可能。     

基于欺骗式塔康干扰技术研究与仿真

塔康(tactical air navigation,TACAN)是典型的近程导航系统,立足于导航对抗这一新的研究领域,研究了针对塔康的欺骗式干扰.针对塔康测距原理和特点,研究了对其测距功能实施假询问信号欺骗干扰的方法,建立了干扰模型和干扰效果评估指标,并用Matlab仿真软件对干扰模型和干扰评估指标进行了仿真,得出了对塔康干扰的相关结论.     

巡航导弹INS/视觉组合导航方法

巡航导弹仅依靠惯性导航系统进行导航时,其导航误差将随着时间的累积不断变大。INS/GPS是最常用的组合导航方式,但存在战时不可用的缺陷。为此提出了一种基于EKF的巡航导弹INS/视觉组合导航方法。利用巡航导弹相对于单个已知点地标的视觉信息(方位角和高度角)和高度信息,巡航导弹INS的位置和速度误差能够同时被估计出来。最后,仿真验证了该方法的有效性。     

一种基于误差包络的多径抑制性能评估准则

多径误差是全球卫星导航系统性能提升的主要障碍之一,相应地多径抑制技术也成为导航领域的研究重点,但是一直缺乏定量解析的多径抑制技术性能评估准则.提出了三项基于误差包络的多径抑制技术性能评估指标;首次推导了ELS技术和Double delta技术的码跟踪多径误差公式,并结合已有的窄相关技术误差公式,给出了以上三种多径抑制技...     

军事需求评估的形式化建模分析

为更加科学有效评估军事需求,通过需求评估“阶段划分、对象确定、指标构建”等步骤,系统阐述军事需求评估问题;形式化语言对需求论证阶段的方案需求值、落实阶段的能力生成值和检验评估阶段的需求满足值等指标重点描述,研究了需求评估的预期走势;基于Kalman滤波思想对提出的形式化模型进行实验算例分析。结果表明：评估结果能够逐渐逼近理想值,误差可以收敛;评估周期、评估初始值、预测误差、观测误差等因素对评估走势最终结果产生影响;综合评估结果与分项评估指标之间为非线性关系。因此,本文建立的形式化模型能够表征需求评估的基本规律,相关研究成果可以为军事需求评估提供理论参考和支撑。     

关闭部分导航信号阻止区域授时对全球定位授时性能的影响分析

在导航战中,在区域范围内阻止对手使用授时服务可通过关闭战区目标点的所有可见卫星信号来实现.以关闭部分导航信号阻止区域授时服务为例,描述了阻止区域授时服务的导航信号关闭仿真流程,提出了定位授时性能评估方法,并就关f闭部分导航信号阻止区域授时服务对全球定位服务和授时服务产生的影响进行了分析讨论.仿真结果表明,关闭部分导航信...     

基于子空间投影波束形成技术的导航接收机抗干扰算法研究

阵列天线空时自适应处理通过联合空域和时域的自适应滤波处理技术能够有效提高导航接收机的窄带和宽带干扰抑制性能。利用导航信号淹没在干扰信号和热噪声的特点，本文提出先将天线阵列接收的空时信号矢量向干扰子空间的正交子空间投影以实现干扰抑制，当接收机对投影后的参考阵元数据捕获成功后，利用捕获估计的本地扩频码相位作为参考信号依据最小均方误差准则进行波束形成。仿真结果表明该抗干扰算法在零陷强干扰的同时使主波束指向导航信号来波方向，有效提高了阵列输出信干噪比，并降低了空时自适应处理对导航信号伪码相关峰形状和载波跟踪性能的影响。     

相位非线性畸变对GPS伪距测量的影响

基于直接序列扩频体制的伪距测量在卫星导航、雷达、航天测控、深空探测等领域获得了广泛应用.射频链路、电缆多径等引入的相位非线性畸变会对扩频信号的传输时延产生影响,进而影响延迟锁定环(DLL)的伪距测量结果.传统群时延的定义难以描述一定带宽内的相位畸变,也难以与扩频信号时延建立对应关系.在对相频曲线进行Taylor展开的基础上给出了群时延的新定义,利用零阶群时延、线性群时延和抛物线群时延等来描述相位畸变,并定量研究各阶群时延对DLL伪距测量的影响.所得结论表明抛物线(二阶)群时延对伪距测量的影响最大.     

GPS接收机跟踪环压制干扰效果分析

为了更准确地实现对导航干扰的性能评估和功能验证,针对GPS跟踪过程常用的Costas载波跟踪环和非相干超前减滞后延迟锁定环,提出用载波相位误差和码相位误差2个重要指标衡量对接收机的干扰效果,并在不同干扰场景下对上述指标进行了仿真分析。仿真结果表明:随着干信比的升高或者在相同干信比条件下,随着干扰带宽变小,载波环误差和码环误差均会增加。即干扰效果与干扰功率成正相关,与干扰带宽成负相关;且干扰下的载波环跟踪误差通常比码跟踪误差小几个量级。仿真结果也初步验证了该评估方法的合理性。     

基于SLAM算法的AUV组合导航系统

针对未知环境下某水下航行器组合导航系统在GPS信号长时间失效时,导航误差随时间积累的问题,采用了同时制图定位(SLAM)的导航方法,提出了一种将SLAM的信息融合于INS/GPS组合导航系统的方案,通过SLAM技术来限制惯导系统的误差积累,可以显著提高组合导航系统的性能并能在线建立环境的增量式地图。仿真结果表明,该方法充分利用了同时制图定位提供的信息,有效地提高了导航系统的精度。