卫星通信中波束分集及联合TPC编码性能研究

分析研究卫星移动通信系统中上行链路波束分集接收的可行性和性能及联合TPC编码性能。分析了波束交叠、波束增益对多波束卫星通信系统的性能影响,建立了用于多波束分集处理的系统模型;引用基于MGF函数的性能分析方法,针对波束分集的研究,得到了Nakagami-m衰落信道条件下的多波束相干最大比合并(MRC)性能;利用计算机仿真验证算法的有效性,并进一步分析了联合Turbo乘积码(TPC)编码的性能。通过研究表明,在多波束卫星通信中采用分集接收处理不仅完全可行,而且可以有效提高上行链路的性能,降低地面终端的发送功率,解决上行链路发送能力不足的问题,联合TPC编码可以获得进一步的性能增益。     

射频发射模块非线性效应的消除方法

射频模块存在相位特性的非线性效应,群延迟随频率的变化不再是一个常数,并可能造成输出射频信号的波形失真,而影响精密射频信号源的输出精度。基于递归最小二乘算法的自适应滤波器,提出了消除其非线性效应的新方法。并以GPS模拟源为例,利用其自校模块,采用软件无线电和数字信号处理技术,精确估计出射频模块的模型参数。将基带合成信号通过一个数字逆滤波器,以消除相位的非线性和群延迟随频率的变化。利用自编的仿真程序包,在Matlab中进行了相应的模拟计算。仿真结果表明,该方法可有效地消除相位非线性效应对射频信号的影响,输出信号的波形失真在理论上可控制在0.01%以内。     

雷达旁瓣对消性能分析与实现

任何天线都有旁瓣,当雷达受到敌方强有源干扰时,进入旁瓣的干扰信号可以淹没主波束接收的目标信号,因而极大地影响了系统性能。为了有效地抑制干扰,在雷达中采用旁瓣对消技术实现空间上的自适应滤波,使来自天线旁瓣的干扰衰减到最小。接收通道的非零带宽和波程差、接收通道频率特性不一致等对旁瓣对消性能有影响。通过仿真对某雷达的旁瓣对消性能进行分析。     

GNSS应急辅助定位及精度评估方法研究

在可视卫星数少于4颗、无法进行传统导航解算的恶劣环境下,导航接收机可利用外部高程气压计提供的高程或者内部守时模块的钟差等信息进行应急辅助定位。在该应急辅助定位工作模式的误差分析中,传统导航定位误差传递模型无法适用。针对此问题,本文在研究三星结合高程、三星结合钟差、双星结合高程钟差等几种应急辅助定位原理的基础上,给出了新的应急辅助定位误差传递的分析模型,利用仿真算例验证了该模型的正确性。最后通过对定位精度的分析,说明根据卫星分布特点可以按照本文方法量化得到伪距测量与辅助信息的精度的最优数量级关系,可以用最小代价实现定位精度的提升。该结论可指导接收机外部辅助器件的选择。     

基于秘密共享的卫星网络组密钥管理方案

针对卫星网络组密钥管理的重要性,提出了一个可认证的基于门限秘密共享的组密钥管理方案．结合卫星网络的动态拓扑结构特点,将地面站作为组成员的身份注册中心,以实现对组成员的身份认证,确保节点的合法性．为了提高组密钥的生成效率,选取≠一1颗可见时间长的卫星构建组密钥份额分发中心,降低了组密钥联合生成过程中的通信量．组密钥协商无需安全信道,节省了系统资源．安全性及性能分析表明,该方案不仅具有较强的安全性,而且还具有计算和通信量小的优点．参数分析表明,门限值k与组密钥更新周期T是影响方案安全性的2个重要因子．     

利用拖尾能量提高蝶形天线辐射效率

蝶形天线在探地雷达中已有广泛的运用,但其辐射效率不高的问题一直存在。究其原因,主要是将近70%的辐射能量是以有碍目标探测的拖尾的形式存在。为了保证探测性能,传统上可观的拖尾能量往往以阻抗加载的方式被吸收掉。本文研究发现,当选择双极性单周波作为激励脉冲时,通过优化天线长度可以实现拖尾能量的有效利用,从而显著地提高蝶形天线的辐射效率。仿真实验结果表明,在较远的探测距离上本文方法可以将辐射效率提高近100%。通过实测实验进一步验证了本文方法的有效性。此外,本文所提的方法易于工程实现,工程应用价值十分明显。     

钨球破片对相控阵雷达天线的冲击损伤仿真

利用非线性动力分析软件LS-DYNA 3D,建立了钨球破片在击穿相控阵雷达天线部件下的毁伤仿真模型.对不同初速度的钨球破片以45°入射角对天线等效靶板的侵彻进行仿真分析,得到了钨球破片整个侵彻作用全过程的完整图像和主要数据.通过对结果图像与数据的分析得出:随着钨球破片初速度增大,剩余速度也会随之增大、击穿靶板所需杀伤动能变大、靶板质量损失变大.结论为相控阵雷达天线的战损快速评估与平时修理提供了科学的依据和参考.     

红外烟幕对预警卫星的干扰效能评估

预警卫星是国家导弹防御系统中的重要组成部分。为了提高弹道导弹的突防能力,在对预警卫星进行简要介绍的基础上,讨论了通过伴星或其他方式施放红外烟幕对星载红外探测器的干扰机理和可行性,并建立了红外烟幕对预警卫星进行干扰的效能评估模型。通过仿真计算,发现只要烟幕施放时机、位置得当,烟幕厚度和密度达到一定要求,足以达到干扰目的。     

单星对卫星的仅测角被动定轨跟踪方法研究

针对单星对卫星被动定轨时使用经典轨道根数作为状态变量可能存在奇点且测量方程变量及相应坐标转换缺乏物理意义等问题,提出一种新的基于J2000.0惯性系的单星对卫星扩展Kalman滤波仅测角被动定轨跟踪方法,并对测量方程中的变量及其坐标转换进行明确定义;同时对状态预测方程、状态转移矩阵及测量雅可比矩阵进行详细推导,最后通过STK6.0仿真场景产生的数据对算法在不同初始状态误差和测角精度下的性能进行对比分析和仿真验证。多次仿真结果表明:该算法实现了单颗高轨卫星(准同步轨道)通过仅测量角度对圆轨道(e=0)低轨卫星辐射源的被动定轨和跟踪,当测角精度优于平均角度变化量时,滤波收敛所需时间及估计误差都大大减小,且该算法对滤波初始误差也具有较好的适应性。     

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。