無線電導(dǎo)航系統(tǒng)信號接收技術(shù)

前言

　　目前，世界各國在大力發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的同時，都在繼續(xù)發(fā)展陸基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。與衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)相比，陸基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有成本低、維修方便等特點，同時，各種先進的技術(shù)也逐漸被應(yīng)用于陸基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，以提高陸基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)的性能?！　”緯芯康暮Ｑ鬅o線電導(dǎo)航系統(tǒng)即為一種新型的陸基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其采用了先進的擴頻體制，主要應(yīng)用于海洋開發(fā)、船舶航行等領(lǐng)域，為載體提供高精度定位信息。系統(tǒng)工作在中短波頻段，存在著大氣噪聲、天波干擾、遠(yuǎn)近效應(yīng)等。本書集中討論了系統(tǒng)信號傳播特性與接收機信號同步方法，包括地波信號的捕獲、跟蹤，天地波的分離，非高斯干擾的抑制，觀測量的提取等，并給予了實現(xiàn)及試驗驗證?！　∽髡哂昧似吣甑臅r間參與完成了海洋無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計，主要負(fù)責(zé)接收機基帶信號處理，特此將這些年研究成果著成本書與讀者共享。這里要特別感謝哈爾濱工程大學(xué)的孫楓教授、郝燕玲教授和徐定杰教授對本書的具體指導(dǎo)，感謝趙丕杰博士、郭少彬博士、劉洋博士對本書部分章節(jié)的著作提供的幫助，還要感謝課題組其他成員對本書所提供的幫助和支持?！　∮捎谧髡叩乃接邢?，本書難免存在一些缺點和不足之處，請讀者批評指正。　　作者　　2009年8月

內(nèi)容概要

　　《無線電導(dǎo)航系統(tǒng)信號接收技術(shù)》圍繞擴頻導(dǎo)航微弱信號同步理論與觀測量提取等關(guān)鍵技術(shù)問題進行了全面深入的研究，重點研究了信號捕獲、信號跟蹤、觀測量提取、天波干擾消除和非高斯干擾抑制等技術(shù)。海洋無線電導(dǎo)航系統(tǒng)屬于陸基無線電導(dǎo)航，系統(tǒng)工作在中短波頻段，采用擴頻體制，利用直達(dá)波的傳播延遲進行測距定位。　　《無線電導(dǎo)航系統(tǒng)信號接收技術(shù)》可作為導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制專業(yè)教學(xué)用書；也可供從事無線電導(dǎo)航、信號檢測與估計等領(lǐng)域的專業(yè)人員和有關(guān)專業(yè)院校師生參考。

書籍目錄

第1章 海洋無線電導(dǎo)航系統(tǒng)概述1.1 引言1.2 系統(tǒng)工作原理1.3 系統(tǒng)組網(wǎng)方式1.3.1 擴頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)1.3.2 擴頻的處理增益和抗干擾容限1.3.3 擴頻系統(tǒng)中的偽隨機碼1.3.4 DS-BPSK調(diào)制技術(shù)1.4 系統(tǒng)組成1.4.1 岸基導(dǎo)航臺1.4.2 導(dǎo)航接收機1.5 本書內(nèi)容安排參考文獻第2章 信道特性2.1 地波傳播特性2.1.1 單一路徑條件下地波場強計算2.1.2 混合路徑條件下地波場強計算2.1.3 地波信號時延計算與分析2.2 天波傳播特性2.2.1 電離層的組成2.2.2 天波場強計算與分析2.2.3 天波時延計算與分析2.3 大氣噪聲特性2.3.1 大氣噪聲電平2.3.2 大氣噪聲模型2.4 干擾情況分析參考文獻第3章 地波信號捕獲技術(shù)3.1 基于平方和檢測器的偽碼捕獲方法3.1.1 捕獲結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型3.1.2 捕獲性能分析3.2 局部最佳檢壩4器原理3.3 基于LOD的偽碼捕獲方法3.3.1 觀測信號模型3.3.2 基于LOD的偽碼捕獲結(jié)構(gòu)3.3.3 性能仿真分析3.3 未知噪聲模型下偽碼捕獲技術(shù)3.3.1 未知噪聲的最大熵：PDF估計算法3.3.2 基于分?jǐn)?shù)最大熵PDF估計的IOD捕獲結(jié)構(gòu)3.3.3 性能仿真分析3.4 信號捕獲策略3.4.1 大步進串行捕獲3.4.2 捕獲判定策略3.4.3 一種自適應(yīng)門限設(shè)計方法參考文獻第4章 信號跟蹤技術(shù)4.1 偽碼跟蹤方法4.1.1 全數(shù)字非相干DDI上4.1.2 復(fù)雜信道下的偽碼跟蹤性能4.1.3 一種多相關(guān)值定寬擬合抗干擾偽碼跟蹤方法4.2 載波跟蹤技術(shù)4.2.1 載波頻率跟蹤4.2.2 載波相位跟蹤4.2.3 動態(tài)環(huán)境下載波跟蹤技術(shù)4.2.4 信息解調(diào)技術(shù)4.3 環(huán)路測量誤差4.3.1 DDIL環(huán)測量誤差4.3.2 FIL環(huán)測量誤差4.3.3 PIL環(huán)測量誤差4.4 最佳帶寬設(shè)計參考文獻第5章 天波干擾抑制技術(shù)5.1 天波信號的快速捕獲技術(shù)5.1.1 迭代信息傳遞算法5.1.2 基于IMPA算法的天波捕獲5.1.3 性能仿真與分析5.2 干擾消除技術(shù)5.2.1 多用戶檢測技術(shù)5.2.2 串行干擾抵消技術(shù)5.2.3 串行干擾抵消數(shù)學(xué)模型5.2.4 串行干擾抵消方案5.2.5 串行干擾抵消性能分析參考文獻第6章 非高斯干擾抑制技術(shù)6.1 引言6.2 ADP干擾抑制技術(shù)6.2.1 ADP干擾抑制結(jié)構(gòu)6.2.2 性能仿真與分析6.3 FADP干擾抑制技術(shù)6.3.1 頻域幅值處理的具體結(jié)構(gòu)6.3.2 性能仿真與分析參考文獻第7章 接收機的實現(xiàn)7.1 基帶信號處理總體結(jié)構(gòu)7.2 FPGA電路設(shè)計7.2.1 本地偽碼產(chǎn)生模塊7.2.2 本地載波產(chǎn)生模塊7.2.3 數(shù)據(jù)相關(guān)處理模塊7.2.4 天波干擾抵消模塊7.3 DSP軟件設(shè)計7.3.1 信號同步軟件總體結(jié)構(gòu)7.3.2 地波信號的捕獲7.3.3 信號的跟蹤7.3.4 天波干擾消除7.4 觀測量提取技術(shù)7.5 試驗數(shù)據(jù)與分析7.5.1 地波信號的捕獲7.5.2 地波信號的跟蹤7.5.3 天波干擾的抑制7.5.4 觀測量提取7.5.5 接收機長時間航行試驗數(shù)據(jù)分析附錄A附錄B附錄C

章節(jié)摘錄

　　海洋無線電導(dǎo)航系統(tǒng)工作在中短波頻段，利用地波進行定位，在此頻段內(nèi)，大氣噪聲強，存在天波干擾、遠(yuǎn)近效應(yīng)、多徑效應(yīng)，信道特性復(fù)雜，對海洋無線電導(dǎo)航系統(tǒng)微弱信號接收技術(shù)的研究，需要了解信號傳輸信道特性及工作區(qū)域內(nèi)存在的干擾及噪聲情況，在此基礎(chǔ)上才可以進一步研究微弱信號接收技術(shù)。　　2.1 地波傳播特性　　海洋無線電導(dǎo)航系統(tǒng)工作在中短波頻段，在這一頻段上，信號可由兩條路徑到達(dá)導(dǎo)航接收機：一種是沿地表傳播的表面波，另一種是電波以某一仰角射向電離層，經(jīng)過反射后到達(dá)接收機的空間波?？臻g波可以經(jīng)電離層一次反射到達(dá)接收機，也可以經(jīng)多次反射到達(dá)。由于在海洋無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中，主要依靠地波進行精確定位。因此，地波信號的傳播特性是針對信道特性研究的重要理論基礎(chǔ)之一?！　≡诘夭ㄐ盘杺鬏斶^程中，影響其傳播的主要因素有兩點：一點是地波信號場強垂直分量；另一點是地波信號時延。地波信號場強是無線電導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)過程中的一個重要的技術(shù)指標(biāo)，它決定了系統(tǒng)的工作范圍、接收機設(shè)計的靈敏度和動態(tài)范圍；而地波信號則時延決定了無線電導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射機、接收機之間的路徑傳播時延精度。因此，地波信號場強及時延的計算是整個系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，采用正確的方法準(zhǔn)確估算出地波信號的場強及時延能夠有效的提高無線電導(dǎo)航系統(tǒng)測距及定位精度。　　對于工作在中短波段的海洋無線電導(dǎo)航系統(tǒng)來說，其所處環(huán)境惡劣復(fù)雜，地波信號在傳播過程中不僅要沿光滑海平面、粗糙海平面?zhèn)鞑?，往往還要經(jīng)過不同的陸地、島嶼等。不同的傳播介質(zhì)，對場強水平分量的吸收程度也不相同。這就為地波信號場強的計算帶來了困難。從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，地波信號傳播介質(zhì)一般不唯一，因此混合路徑條件下地波場強的計算是無線電導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計過程中的一個現(xiàn)實問題。相對而言，單一路徑條件下地波信號場強的計算是混合路徑條件下地波場強計算的基礎(chǔ)。因此，本小節(jié)將按照先單一路徑，后混合路徑的順序論述地波場強的計算方法，并給出仿真分析?！　?.1.1 單一路徑條件下地波場強計算　　就單一傳播路徑來說，采用的場強計算方法主要有兩種：一種是將傳播路徑等效成單一電導(dǎo)率的均勻光滑平面的方法，可以稱之為“等效電導(dǎo)率法”；另外一種則是本節(jié)將作重點闡述的以求取地波衰減因子為主要內(nèi)容的計算場強的方法。相對“等效電導(dǎo)率法”，本節(jié)介紹的方法具有思路明晰、精度高、特別適用于工程計算等優(yōu)點，因此被廣泛采用。

編輯推薦

　　《無線電導(dǎo)航系統(tǒng)信號接收技術(shù)》看點：詳述擴頻導(dǎo)航微弱信號同步理論；嘗試解決觀測量提取關(guān)鍵技術(shù)；重點研究了信號捕獲和信號跟蹤；探討了天波干擾消除和非高斯干擾抑制等技術(shù)。

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