微弱GNSS 信号跟踪技术综述 赖广锋1,罗 奎1,刘 波2,黄文俊3,陈 莹4 (1.解放军理工大学通信工程学院研究生4队,江苏南京210007; 2.解放军理工大学通信工程学院训练部; 3.中国人民解放军75706部队,广东广州510060; 4.空军航空大学航空救生系,吉林长春130022) 摘 要:文章首先分析传统GN SS 接收机的应用环境,在引入弱信号概念的基础上,讨论弱信号条件下进行 导航的必要性,并阐述该领域目前的发展动向;接着由传统的GN SS 信号跟踪基本原理和跟踪性能指标,分析传统 的跟踪方法应用于微弱信号跟踪时存在的瓶颈;最后综述近年来微弱GN SS 信号跟踪技术的研究现状,总结目前 微弱G NSS 信号跟踪技术的局限并指出今后的发展方向。 关键词:弱信号;高灵敏度;跟踪;载波环 中图分类号:T P 393文献标识码:A 文章编号:CN 32-1289(2010)04-0077-07 Weak GNSS Signal Tracking Technology L A I Guang -f eng 1,L UO K ui 1,L IU Bo 2,H UA N G W en -j un 3,CH EN Ying 4(1.Po stgr aduat e T eam 4ICE ,PL A U ST ,N anjing 210007,China ; 2.T raining Depar tment ICE ,P LA U ST ; 3.U nit 75706of PL A ,Guangzhou 510060,China; 4.A v iation U niv ersity of A irfo rce,Changchun 130022,China) Abstract :T he application environment o f the traditional GNSS r eceiver w as firstly analyzed , fo llow ing the intr oduction o f the basic conception o f w eak GNSS signals .T hen a discussio n w as made of the importance of the navig ation which w as based o n the w eak signal,and the dev elo p-ment of this area at hom e and abroad intro duced.Next,the basic traditio nal GNSS signal track-ing theor y w as intr oduced ,the measurement er ror w as ex patiated on ,according to the m easure-ment error ,the draw back of the tr aditional tracking technique in tracking the w eak sig nals w as analy zed.In the end,the latest w eak GNSS sig nal tracking technique and its lim its w ere present-ed w ith future development direction. Key words :w eak sig nal ;hig h sensitivity ;tr acking ;carrier loo p 卫星导航产业是当前全球发展最快的信息产业之一,GNSS 接收机在各行各业中得到了广泛应用。传统的GNSS 接收机一般应用于地表,户外等导航信号强度较大的环境,在这些环境中,导航信号没有受到遮蔽、多径等影响,其载噪比C /N 0大致在35(dB -Hz )～55(dB -Hz )范围内,普通GNSS 接收机能够对C /N 0大于35(dB -Hz )的导航信号进行捕获和跟踪。传统的GNSS 接收机起初并不是针对室内、隧道、密林等类似的工作环境设计的,在室内、城市、隧道、森林等复杂环境下,导航信号受到遮蔽和阻挡会造成20dB ～30dB 的衰减,这大大低于普通GNSS 接收机可能的跟踪和捕获门限。为了实现对室内等弱信号环境下的定位,要求GNSS 接收机能够对C /N 0小于28(dB -Hz )的导航信号进行捕获和跟踪,通常将C /N 0小于28(dB -Hz )的导航信号称为弱信号[1],工作在弱信号环境下的导航接收机称为高灵敏度导航接收机。 高灵敏度导航接收机技术现在逐渐成为研究的热点,在民用领域,室内、高楼林立的城市街道和多层停车场等严重信号衰落环境下的应用需求越来越多;在军用领域,在恶劣的战场环境中为部队提供可靠的授 第31卷第4期 2010年12月军 事 通 信 技 术Journal of M ilitar y Co mmunicat ions T echnolog y Vo l.31N o.4Dec.2010 收稿日期:2010-06-08;修回日期:2010-09-28 作者简介:赖广锋(1983-),男,硕士生.
1 非航空干扰源基本特征 从干扰源分布范围而言，干扰可以分为民航内部干扰和非航空源干扰两类，针对民航业务内部各类无线电设施的同频干扰或邻频干扰，可以通过民航无线电管理委员会等主管部门对内部频率进行特别指配，进行协调、解决。因此，对民航无线电专用频率造成干扰的干扰源，绝大部分属于非航空干扰源，根据行业特点，大致可以分为：广播电视业务、工业、科学和医疗设备（ISM）、移动通信业务、电力传输系统、有线电视传输系统，家用电子设备等。以下对各类非航空干扰源的特征作一简要说明： （1）广播电视业务： 该业务基本特点是：使用大功率的发射设备，连续工作，台址一般靠近大城市，多在高山顶峰设置差转台，而且广播电视业务所占频段与民航无线电业务频段紧密相邻，如：74.6 MHz～75.4 MHz属民航导航（指点标）频段，76 MHz～84 MHz为广播电视业务，87 MHz～108 MHz为调频广播业务，108～117.975MHz 属民航导航（ILS、VOR）频段，而117.975～137 MHz为民航VHF通信频段。一方面频率资源有限，另一方面广播电视及民航行业发展速度很快，造成广播频率日益向上扩展，同时民航频率又在向下扩展，使得频段内过于拥挤，因此，广播电视业务极易对民航业务产生同频或邻频干扰。广播电视业务的有害干扰主要表现在两个方面：第一，其残波辐射信号落人民航频段；第二，两个或多个频率的广播信号在民航无线电接收机内形成互调，产生的互调干扰频率落在民航频段内。广播电视业务干扰民航业务有其最显著特征，即VHF通信中显现有广播话音信号。 （2）工业、科学和医疗设备： 工业、科学和医疗设备（ISM）干扰主要由其谐波和杂散辐射产生，同时因为工业设备的短时间频率稳定性较差，会出现很大的瞬时频偏，因此，ISM干扰信号类似于宽频偏、低调制频率的调频信号。造成的干扰主要表现为噪声干扰。 （3）电力传输系统： 由于电力传输系统的电晕效应和间隙放电引起的无线电噪声，主要对民航无线电台站的电磁环境造成影响，同时通过高压线传输的载波控制信号，有的采用民航频段专用频率，也易对民航业务造成干扰。另外，高压输电线路作为高大的金属物体，对无线电导航信号会产生反射和再辐射，将改变导航信号的空中场型，造成无源干扰。因此，我们要密切关注在机场区域附近的高压电传输系统修建情况。 （4）有线电视电缆传输系统： 因有线电视节目是用载波通过电缆系统传输，有的载波已占用了民航频段，如：电视增补1、2、3频道，其图像载频分别为112.25 MHz、120.25 MHz、136.25 MHz，伴音载频分别为118.75 MHz、126.75 MHz、142.75 MHz，与民航VHF通信频率重合，因此可能发生由于射频能量泄漏造成干扰，其表现亦如广播电视业务，会有广播话音出现。 （5）移动通信业务： 社会上大量存在的无绳电话，有些厂家或用户会出于某种目的，将其额定功率提高，若其在机场附近或某些特殊区域（如高山）使用，极易对地面台或飞机造成电话话音干扰。在有的地区，尤其是交通不便的山区或岛屿，电信部门可能
收稿日期: 1997211226第一作者 女 29岁 博士生 100083 北京 1)国家重点科技攻关(9621302205202)资助项目 GPS 信号捕获与跟踪策略确定及实现 1) 孙 礼 王银锋 何 川 张其善 (北京航空航天大学电子工程系) 摘 要 为了检测GPS(Global Positioning System)信号,设计了码环及载波环捕获与跟踪数字系统.序贯搜索与窄间隔超前2滞后型数字延迟锁相环的采用,保证了码相位的可靠捕获与精确跟踪,四相鉴频器、叉积自动频率跟踪算法及科思塔环载波相位跟踪算法的结合,既保证了载波频率(多普勒频移)的捕获速度,又使环路能有效地跟踪频率/相位变化,获得较好的动态性能与噪声性能.控制算法及参数确定的软化实现使系统具有较好的灵活性.基于扩频相关器与数字信号处理器的数字系统验证了上述方案的正确性及有效性. 关键词 接收机;捕获;跟踪;全球定位系统分类号 TN 12;TN 915 GPS 信号捕获与跟踪控制策略的确定与实现是GPS 接收机研制的核心.由于GPS 导航数据经过了直接序列扩频调制及载波调制,信号发射功率小,故必须首先对信号进行码相关解扩.由于接收机载体的动态性,多普勒频移不定,因此码捕获须在整个码相位及频域上以固定间隔进行二维搜索.信号解扩发生后,即采用/虚拟暂态0窄间隔超前2滞后型数字延迟锁相环对码相位进行精确跟踪.载波频率(多普勒频移)的粗略估计包含在GPS 码同步过程中,四相鉴频器进一步将多普勒频移牵引到载波跟踪的线性范围.载波跟踪主要采用科斯塔环相位跟踪与叉积自动频率相结合 的跟踪算法,二者随载体动态以软件方式进行切换,以保证载波跟踪环的噪声性能与动态性能.最后利用科斯塔环软件算法解调出导航电文. 1 GPS 信号捕获与跟踪数字系统 接收机中信号捕获与跟踪数字系统软硬件接口如图1所示.硬件主要包括解扩相关器,完成本地载波和C/A 码的产生与混频、信号处理等功能;软件由码环算法、载波环算法及数据解调算法等组成,完成捕获与跟踪闭合控制及数据解调等功能. 基于TM C/图1GPS 接收机中信号捕获与跟踪数字系统软硬件接口 载波辅助 S 320C31 的软件算法 解调数据 载波环算法 码环算法 GPS 扩频相关器 正交 同相 输入信号 A 码发生器 积分清除器 积分清除器 码数控振荡器 载波数控振荡器 积分清除器 积分清除器 1999年4月第25卷第2期北京航空航天大学学报 Jour nal of Beijing University of Aeronaut ics and Astronaut ics April 1999Vol.25 No 12
北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告 一、原理 卫星导航信号的串行捕获算法如图1所示。 图1 卫星导航信号的串行捕获算法 接收机始终在本地不停地产生对应某特定卫星的本地伪码，并且接收机知道产生的伪码的相位，这个伪码按一定速率抽样后与接收的GPS中频信号相乘，然后再与同样知晓频率的本地产生的载波相乘。GPS中频信号由接收机的射频前端将接收到的高频信号下边频得到。实际产生对应相位相互正交的两个本地载波，分别称为同相载波和正交载波，信号与本地载波相乘后的信号分别成为，产生同相I支路信号和正交的Q 支路信号。 两支路信号分别经过一个码周期时间的积分后，平方相加。分成两路是因为C/A码调制和P码支路正交的支路上，假设是I支路。当然由于信号传输过程中引入了相位差，解调时的I支路不一定是调制时的I支路，Q支路也一样，二者不一定一一对应，因此为了确定是否检测到接收信号，需要同时对两支路信号进行研究。相关后的积分是为了获取所有相关数据长度的值的相加结果，平方则是为了获得信号的功率。最后将两个支路的功率相加，只有当本地伪码和本地载波的频率相位都与中频信号相同时，最后得到的功率才很大，否则结果近似为零。
根据这个结论考虑到噪声的干扰，在实际设计时应该设定一个判定门限，当两路信号功率和大于设定的门限时则判定为捕获成功，转入跟踪过程，否则继续扫描其它的频率或相位。 二、MATLAB仿真过程及结果 仿真条件设置：抽样频率16MHz，中频5MHz，采样时间1ms， 频率搜索步进1khz，相位搜索步进1chip，信号功率-200dBW，载 噪比55dB （1）中频信号产生 卫星导航信号采用数字nco的方式产生，如图2所示。 载波nco控制字为：carrier_nco_word=round(f_carrier*2^N/fs); 伪码nco控制字为：code_nco_word=round(f_code*2^N/fs); 图 2 其中载波rom存储的是正弦信号的2^12个采样点，伪码rom存储长度为2046的卫星伪码。这样伪码采用2psk的方式调制到射频，加性噪声很小是理想接收中频信号如图3所示。
GPS课程设计 实验报告（3） 学院 姓名LSC 班级 学号 指导教员 一、试验名称：GPS信号跟踪 二、试验目的： 1. 熟悉GPS信号跟踪的基本概念； 2. 掌握载波跟踪环和码跟踪环的基本思想及处理流程； 3. 训练利用课堂所学知识解决实际问题的能力。 三、试验内容 1. 编写GPS信号跟踪子程序，其中载波环及码环阶数自定，鉴别器算法自选，通道数自选（简单起见，可为1）。 2. 在实验二的基础上，调用以上信号跟踪子程序对信号进行跟踪处理，解调出导航电文并作图。 3. 画出每一个通道码环鉴别器和载波环鉴别器的输出随时间变化的曲线。 四、试验原理 4.1载波和码元跟踪 GPS信号的跟踪示意图如下，传统锁相环的输入通常是连续波形或频率调制信号，压控振荡器VCO的频率用来跟随输入信号的频率。在一台GPS接收机中，输入是GPS信号，接收机的锁相环必须跟随（或跟踪）这个信号。然而，GPS信号是双向编码信号。如以前提到的，GPS接收机和GPS卫星的运动产生多普勒效
应，使得载波和码元频率会发生改变。为了跟踪GPS信号，必须首先剥离C/A 码。结果，就需要两个环路来跟踪GPS信号，一个用来跟踪C/A码，另一个用来跟踪载波频率。这两个环路必须成对一起使用。 捕获程序找到了C/A码的起始点，码元环路产生相位超前C/A码近似1/2个基波，同时产生相位滞后近似1/2个基波的滞后码。超前码与滞后码同输入C/A码进行卷积运算，产生两个结果，这两个卷积结果经过动态均值滤波器之后再经过平方运算，比较得到的这两个卷积结果的平方项，用以产生一个本地C/A 码速率的控制信号，使之与输入信号的C/A码匹配。 当C/A码从输入信号中剥离后，载波频率环路接收到的是一个相位只被导航电文调制的连续信号。捕获过程得到载波频率的初始值，压控振荡器VCO根据捕获过程得到的初始值产生一个载波频率，这个载波频率信号分成两路：一路同相信号和一路正交相信号(相位偏移90°)。这两路信号与输入信号相关运算，相关结果经过滤波器后，通过反正切比较器，比较它们之间的相位，用以调节本地振荡器的载波频率，来跟随输入的连续信号。产生的载波频率同时用来从输入信号中剥离载波。 4.2利用锁相环跟踪GPS信号 4.2.1二阶锁相环： 二阶锁相环意味着传递函数H(s)的分母是s的二阶函数。构成这种二阶锁相环的传递函数：
电网调度监控系统干扰信号的整治措施 发表时间：2018-07-23T18:11:21.297Z 来源：《知识-力量》2018年7月下作者：车国芳李芸王梅[导读] 电力调度是现代化电力系统得以正常、稳定运行的核心部分，在调度中心，自动化系统发挥着重要作用。电力调度部门的主要负责保证电力调度自动化系统的安全有序运行，引导电网运行、操作、事故处理。（国网青海省电力公司西宁供电公司，青海西宁 810003） 摘要：电力调度是现代化电力系统得以正常、稳定运行的核心部分，在调度中心，自动化系统发挥着重要作用。电力调度部门的主要负责保证电力调度自动化系统的安全有序运行，引导电网运行、操作、事故处理。 关键词：电网调度；监控系统；干扰信号 1干扰信号的种类及产生原因 1.1设备检修试验干扰信号。电网设备每年会进行例行检修，故障设备会进行临时检修调试，在此过程中，设备会产生大量遥信、保护信号并上传到监控系统，通常采取的措施是调试人员投入变电站保护装置的检修压板来屏蔽此类信号，但该方法只能屏蔽软报文信号，不能屏蔽硬接点信号，造成大量调试硬接点信号上传到监控系统。若设备检修试验期间确有事故信号发生，易导致监控员漏看信号，无法第一时间汇报调度员，可导致事故处理延误，造成严重后果。 1.2装置告警频报类干扰信号。主要是由一、二次设备的缺陷造成信号频繁动作复归，或测控装置缺陷引起遥测、遥信信号异常抖动而产生。在天气条件恶劣时，频报信号可能会更多，导致告警窗上报信号量急剧增加，易造成监控员漏看信号，影响电网安全运行。 1.3伴生类干扰信号。此类信号由设备变位引起，如弹簧储能、控制回路断线、装置告警等信号快速动作复归。此类信号是伴随设备状态转换产生，并且在极短时间内会自动复归。 2干扰信号的整治措施 2.1屏蔽设备检修试验信号。对在设备临时故障检修调试或者例行春检、秋检过程中，只能屏蔽软报文信号，不能屏蔽硬接点信号问题，调控中心可修改调度自动化系统相关程序，开发监控系统新功能，通过对检修设备置牌的方式来屏蔽检修试验干扰信号。如在检修工作开始前，与现场人员确认断路器处于检修状态后，对检修断路器挂“置检修”标志牌，来屏蔽调试间隔的所有软报文以及硬接点信号，在检修工作结束后送电前将“置检修”标志牌移除，恢复正常信号上送，实现检修试验期间干扰信号的完全屏蔽。 2.2缩短设备消缺周期。变电站设备缺陷往往会引起监控信号的频繁动作复归，是产生大量干扰信号的重要原因。对于频发信号，经运维人员现场检查确认为设备缺陷的，监控员登记缺陷并启动缺陷处理流程后，可对频发信号进行告警抑制，使信号不上传至告警窗。消缺完毕后，对该频发信号解除抑制，信号恢复正常上送。频发信号经过告警抑制后，无法再上送到监控告警窗，但会进入监控告警数据库，监控员可以通过历史查询功能进行查看。国家电网公司对设备缺陷的处理周期要求是，二类缺陷处理周期为1个月，三类缺陷处理周期为3个月。在缺陷处理周期内，设备缺陷造成的频报、误报信号会居高不下，增加了监控信号数量，也增大了监控系统的压力。对此，应对频报、误报信号持续跟踪统计，建立变电、检修、调度三方的缺陷信号处理反馈机制，根据单日单点信号频报、误报的严重程度，适当缩短消缺周期，督促检修人员加快设备消缺进度。如对单日单点频报200—500条的缺陷消缺周期定为3周；对单日单点频报500条以上的缺陷消缺周期定为2周。对短期内无法消缺的设备缺陷，在和运维人员现场确认后，在监控系统中对设备相关信号进行告警抑制，抑制该信号上传到告警窗，有效降低设备缺陷对监控工作的干扰。 2.3设置延时屏蔽伴生信号。根据伴生信号动作后短时间内即复归的特点，可通过咨询监控系统厂家技术人员，采用主站程序过滤扰动信号的方式解决。当含有常见伴生信号关键字的动作事项上报到主站时，程序不会立即将事项报出，而是放在缓存区，在一定延时内如果有接收到对应的复归事项，则不将该信号上送至告警窗；反之如果在延时内没有复归事项，则认为设备出现了异常，在延时结束后将信号上送至告警窗。如某公司监控系统对设备伴生信号采用延时15s的方式，屏蔽“弹簧未储能”“控制回路断线”“装置报警”等相关信号，减少伴生信号上报。通过延时过滤处理，可以有效屏蔽操作伴生信号，从而降低监控员监视的信号数量和工作强度，提高监视效率。 2.4设置越限死区。对电流限值设置不合理或更新不及时的情况，可以通过加强排查及时更新限值来消除干扰信号。对电压、电流值等遥测量在设定的报警限值附近频繁波动或冲击性负荷引起电压频繁波动的情况，联系远动班人员对遥测量设置越限“死区”，即对各遥测参数规定一个“门槛值”，变化量超过这个“门槛”值时才触发相应报警。如某公司监控系统对遥测信号采用延时30s告警的方式处理，即遥测量超过限值达到30s后系统才会报出该遥测越限信息，在30s内复归的越限信息，系统将不会报出。该方法能大量减少重复越限信号的上送。 3结论 总而言之，电网调度自动化所涉及的设备相对较多，并不能依赖相关工作人员进行全面有效监控。本文通过详细分析电网调度自动化监控报警系统的结构和设置原则，以其自身的独特优势，备受青睐，且得以广泛应用，从而在很大程度上降低了调度工作人员的工作量，提高了自动化监控报警系统的维护效率。 参考文献 [1]李慧聪,张君,白英伟,朱玉锦.电网调度自动化的综合监控和智能化[J/OL].电子技术与软件工程,2017(22):132 [2]施群兴.电网调度自动化的综合监控和智能化研究[J].通讯世界,2017(23):106-107. [3]冯兆安.珠海电网调度监控系统告警信号优化设计[D].华南理工大学,2017. [4]马静.基于智能电网与调度监控技术发展的几点分析[J].电子世界,2017(21):54-55.
弹箭与制导学报2007年 单脉冲雷达主动测角与被动测角的建模与仿真* 张艳花,簪 波,王 鉴,常 虹 (中北大学信息与通信工程学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原 030051) [摘要]文中通过对回波信号、噪声调频干扰信号、热噪声信号以及单脉冲雷达角跟踪系统各电路模块的数学建模,在M a tlab下对主动测角与被动测角情况进行了仿真和比较,得出被动测角误差大于主动测角误差的结论。该结论为进一步提高单脉冲雷达跟踪噪声源测角精度提供依据。 [关键词]单脉冲雷达;测角;噪声干扰;建模 [中图分类号]TN974 [文献标志码]A Modeling and Simulation on Active Angle Measuring and Passive Angle Measuring with Monopulse Radar Z HA NG Y an-hua,ZA N Bo,W A NG Jian,CHA N G H ong (K ey Lab of Instrumentatio n Science and Dynamic M easurement(M inistr y of Educa tion), School of Info rmatio n and Co mmunicatio n Engineering,No r th Univ ersity of China,T aiyuan030051,China) A bstract:In this paper,mathema tic mo dels o f echo sig nal,no ise F m jamming sig nal,ther ma l no ise signal as w ell as v a-rious cir cuits in ang le tracking system of monopulse rada r are se t up.Simulatio n and comparing on activ e a ng le measur-ing and passive ang le measuring are made under M a tlab.T he conclusion tha t active ang le measuring er ror is g reater tha n passive ang le measuring e rro r is o btained.T his co nclusio n pro vides the basis on increa sing angula r accur acy w hen mo-nopulse radar is tracking noise source fur ther. Key words:mo no pulse rada r;ang le measuring;no ise jamming;mo deling 1 引言 单脉冲是一种先进的雷达角跟踪体制,它在跟踪目标时,往往受到来自目标的自卫噪声干扰。在自卫噪声干扰下,单脉冲雷达丢失了距离信息,但由于噪声干扰与目标来自同一方向,即使噪声干扰将回波信号完全压制掉,单脉冲雷达仍然可以通过跟踪噪声干扰源来继续跟踪目标方向[1-2]。文中通过对回波信号、噪声调频干扰信号、热噪声信号以及单脉冲雷达角跟踪系统各电路模块的建模,在MA TLAB下,对主动测角与被动测角进行了仿真和比较,得出一些有益的结论。 2 单脉冲角跟踪原理 在一个平面内定向的振幅-振幅式单脉冲雷达的简化方框图如图1所示 。 图1 在一个平面内的振幅-振幅式 单脉冲雷达组成框图 如果加在天线系统输入端的目标回波信号为E(t)=E m e iωτ,则当目标偏离等强信号方向为θ时,可以推得减法电路的输出为[3]: Δu(θ)=ln k A F(θ0-θ) k B F(θ0+θ) (1)其中,k A、k B分别为A、B两个接收支路的传输系数;F(θ0-θ)、F(θ0+θ)分别为目标偏离等强信号方向为θ时两路天线的增益系数。 当A、B两个接收支路相同(k A=k B=k)并 338 *收稿日期:2006-08-07; 修回日期:2006-11-01 作者简介:张艳花(1969-),女,山西交城人,副教授,博士研究生,研究方向:电子对抗技术。DOI牶牨牥牣牨牭牳牴牪牤j牣cn ki牣djzd xb牣牪牥牥牱牣牥牫牣牥牱牱
北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告(附MATLAB 程序)
北斗卫星导航信号串行捕获算法MATLAB仿真报告 一、原理 卫星导航信号的串行捕获算法如图1所示。 × × ∑∫( )2 本地PRN发生器 ∫( )2 本地载波发 生器 GPS中频信号 × 判决检 波 器 ≥VT？ Yes 转跟 踪 NO 继续搜索 图1 卫星导航信号的串行捕获算法 接收机始终在本地不停地产生对应某特定卫星的本地伪码，并且接收机知道产生的伪码的相位，这个伪码按一定速率抽样后与接收的GPS中频信号相乘，然后再与同样知晓频率的本地产生的载波相乘。GPS中频信号由接收机的射频前端将接收到的高频信号下边频得到。实际产生对应相位相互正交的两个本地载波，分别称为同相载波和正交载波，信号与本地载波相乘后的信号分别成为，产生同相I支路信号和正交的Q 支路信号。 两支路信号分别经过一个码周期时间的积分后，平方相加。分成两路是因为C/A码调制和P码支路正交的支路上，假设是I支路。当然由于信号传输过程中引入了相位差，解调时的I支路不一定是调制时的I支路，Q支路也一样，二者不一定一一对应，因此为了确定是否检测到接收信号，需要同时对两支路信号进行研究。相关后的积分是为了获取所有相关数据长度的值的相加结果，平方则是为了获得信号的功率。最后将两个支路的功率相加，只有当本地伪码和本地载波的频率相位都与中频信号相同时，最后得到的功率才很大，否则结果近似为零。根据这个结论考虑到噪声的干扰，在实际设计时应该设定一个判定门限，当两路信号功率和大于设定的门限时则判定为捕获成功，转入跟踪过程，
否则继续扫描其它的频率或相位。 二、 MATLAB 仿真过程及结果 仿真条件设置：抽样频率16MHz ，中频5MHz ，采样时间1ms ，频率搜索步进1khz ，相位搜索步进1chip ，信号功率-200dBW ，载噪比55dB （1） 中频信号产生 卫星导航信号采用数字nco 的方式产生，如图2所示。 载波nco 控制字为：carrier_nco_word=round(f_carrier*2^N/fs); 伪码nco 控制字为：code_nco_word=round(f_code*2^N/fs); 32位Adder 12位载波rom 模2046计数器 伪码rom 32位Adder Divide by 2^20 溢出时输出 脉冲 carrier_nco_word code_nco_word fsample × × ＋ 幅度 加性噪声 图 2 其中载波rom 存储的是正弦信号的2^12个采样点，伪码rom 存储长度为2046的卫星伪码。这样伪码采用2psk 的方式调制到射频，加性噪声很小是理想接收中频信号如图3所示。
电网调度监控系统干扰信号的整治措施邹丹丹 摘要：随着电网调控一体化和变电站无人值班的全面实施，监控信号成为集中 监控业务开展的基础，监控信号的正确性是电网监控运行工作的安全保障，信号 的规范性是变电站集中监控效率提升的前提。变电站集中监控处理的信号量庞大，频发、检修、非有效信号等干扰信号占比大，严重影响了监控员的正常监视。当 发生电网或设备故障时，若监控告警窗有大量干扰信号，将极大地影响监控员对 故障信号进行快速、准确地分析判断，降低了电网故障处置效率。优化处置监控 干扰信号可以减少监控员信号处理量，缩短调控中心信号收集、分析判断、决策 处置各环节时间，提高工作效率和电网应急响应水平。 关键词：电网调度；监控系统；干扰信号 1干扰信号的种类及产生原因 1.1设备检修试验干扰信号 电网设备每年会进行例行检修，故障设备会进行临时检修调试，在此过程中，设备会产生大量遥信、保护信号并上传到监控系统，通常采取的措施是调试人员 投入变电站保护装置的检修压板来屏蔽此类信号，但该方法只能屏蔽软报文信号，不能屏蔽硬接点信号，造成大量调试硬接点信号上传到监控系统。若设备检修试 验期间确有事故信号发生，易导致监控员漏看信号，无法第一时间汇报调度员， 可能导致事故处理延误，造成严重后果。 1.2装置告警频报类干扰信号 主要是由一、二次设备的缺陷造成信号频繁动作复归，或测控装置缺陷引起 遥测、遥信信号异常抖动而产生。在天气条件恶劣时，频报信号可能会更多，导 致告警窗上报信号量急剧增加，易导致监控员漏看信号，影响电网安全运行。 1.3伴生类干扰信号 此类信号由设备变位引起，如弹簧储能、控制回路断线、装置告警等信号快 速动作复归。此类信号是伴随设备状态转换产生，并且在极短时间内会自动复归。 1.4遥测越限频报类干扰信号 此类信号产生的原因有2种：①电流限值设置不合理或限值未及时更新，造 成线路长期过载，过负荷信号频报；②电压、电流值在设定的报警限值附近频繁波动或冲击性负荷引起电压频繁波动，产生大量越限信号。长时间的越限频报信 号可能会引起监控员的听觉疲劳，易漏监控真正的越限信号。 2干扰信号的整治措施 2.1屏蔽设备检修试验信号 对在设备临时故障检修调试或者例行春检、秋检过程中，只能屏蔽软报文信号，不能屏蔽硬接点信号问题，调控中心可修改调度自动化系统相关程序，开发 监控系统新功能，通过对检修设备置牌的方式来屏蔽检修试验干扰信号。如在检 修工作开始前，与现场人员确认断路器处于检修状态后，对检修断路器挂“置检修”标志牌，来屏蔽调试间隔的所有软报文以及硬接点信号，在检修工作结束后送电 前将“置检修”标志牌移除，恢复正常信号上送，实现检修试验期间干扰信号的完 全屏蔽。 2.2缩短设备消缺周期 变电站设备缺陷往往会引起监控信号的频繁动作复归，是产生大量干扰信号 的重要原因。对于频发信号，经运维人员现场检查确认为设备缺陷的，监控员登 记缺陷并启动缺陷处理流程后，可对频发信号进行告警抑制，使信号不上传至告
高动态软件接收机信号的跟踪 1 软件接收机 接收机是全球导航定位系统(GPS)用户端的主要设备； 军事和民间GPS设备由于与新的GPS不兼容，必须改变原来的硬件结构才能适应； 将软件无线电技术应用于GPS，只需通过改动GPS接收机的软件和固件，即可增加GPS 新的频段功能，满足GPS软件接收机的升级要求； 随着软件无线电技术的发展，软件接收机由于其灵活、可扩展、经济等优点成为当前的研究热点。 GPS软件接收机对射频信号下变频后得到的中频信号进行的捕获、跟踪和导航解算处理都是通过软件实现。相比传统的硬件接收机，软件接收机可以只通过改变程序来开发和验证新的捕获、跟踪和定位算法；可以随意改变码和载波跟踪环路带宽使其性能达到最佳。随着处理器性能的不断提高，软件接收机会得到越来越广泛的应用。跟踪环路技术是设计GPS 接收机的关键，目前国外的一些文献资料都对跟踪环路设计进行了简单的介绍，也给出了简单的设计方法，但由于这类技术比较敏感，尤其是高动态跟踪环路设计方法，其内部的细节参数都是不公开的。 GPS接收机的实时动态性能、定位精度以及功能的丰富性与其所选用的CPU性能有很大关系。具有较大动态范围的接收机的实时运算量大、、刷新速度高，对微处理器提出了更高的要求，即接收机应具有较高的数字信号处理能力。DSP芯片具有适合于数字信号处理的软件和硬件资源，它运算速度快、接口方便、编程方便、稳定性好、精度高、集成方便、可用于复杂的数字信号处理算法。 利用接收机原始的伪距和伪距变化率进行GPS/INS组合算法和抗多径算法及设计新的载波跟踪环路等，提高接收机的抗干扰和动态性能及定位精度。 高动态GPS接收机关键在于信号处理模块具有快速捕获功能和较大的捕获、跟踪带宽。 动态GPS接收机关键技术研究[4]： a实时有效的GPS星的历书的推算； b时钟特性对高动态接收机的动态性能影响的研究：时钟特性(频率飘移和老化率)对高动态接收机的动态性能有较大的影响，在高动态接收机中必须予以考虑并尽量消除之，其中，频率飘移的消除大约可以使冷启动时间缩短60s。 c高加速度下的载波跟踪环路的研究：为检测高动态GPS信号，需要设计码环及载波环的捕获与跟踪数字系统。在高动态下，在GPS信号的码跟踪和载波捕获与跟踪问题中解决在高加速度下的载波跟踪问题具有十分重要的意义，需设计出具有较大动态范围的载波跟踪相关算法。 d辅助跟踪环路的设计：信号一旦非正常失锁如何快速重新捕获，还必须结合GPS星历进行辅助跟踪环路的设计。 e冷启动算法的设计。
二、GPS 信号的捕获 2.1 GPS 信号模型 GPS 的射频信号L1频段是1575.42MHz, 对其进行下变频到中频后，以s f 为采样率得到的采样信号可以表示如下： ()()()()(){} ()2,0,01,,,,cos 2sat N k sat sat k sat dsat sat k sat dsat nk sat IF dsat k sat k k sat r t A d t f C t f f f t t n t ττθθππα== +++++∑ 其粗略的中频信号模型可以如下表示： ()()()[] t T t C T t D P S dopp IF d d r ??+--=cos 2 2.2 GPS 信号的捕获 2.2.1信号捕获原理 信号捕获的目的是使本地产生的复制C/A 码与接收到的调制在载波上的C/A 码同步，以实现相关解扩与码相位精确跟踪。GPS 天线所接收到的 GPS 信号淹没在热噪声中，不易于捕获和跟踪。GPS 信号的捕获利用 C/A 码的强自相关特性，在对应不同码相位偏移、不同多普勒偏移的相关值中找出相关峰值，从而确定卫星信号的存在及其码相位偏移和载波频率(包括载波多普勒频移)的信息。当接收机产生的码相位和载波频率必须与接收到的码相位和载波频率相匹配，使得相关值高于信号检测阈值，完成伪码捕获和载波频率捕获，进而对信号进行跟踪。 根据导航卫星信号的特点，其信号的捕获常采用二维的搜索方
式。在二维搜索法中，信号的捕获基于时域(伪码相位)和频域(多普勒频移)的二维空间进行（见图1）。 图1 GPS信号捕获中的二维搜索 2.2.2信号搜索方法 2.2.2.1步进相关法 本地码生成器以C/A码标称频率(6 Hz)产生C/A码与接收 1.02310 到的采样信号相关累加，一个积分周期（通常1个码周期）后，相关峰与检测门限比较，如果相关峰大于门限，则认为捕获成功，得到对应的码相位估计；如果相关峰小于门限，码发生器自动将本地码码相位向前或向后跳动1/2或1/4个码片，然后继续相关累加检测，最多在2L或4L个伪码周期后找到与本地伪码同步的输入伪码的相位状态（L即为一个码周期内码片的数目），以实现伪码的捕获。下面对步进相关法进行简单介绍，其原理图见图2。
阵列信号处理中的DOA（窄带） 空域滤波 波束形成：主要研究信号发射/接收过程中的信号增强。 空间谱估计 空域参数估计：从而对目标进行定位/给空域滤波提供空域参数。 测向波达方向估计(DOA) 空间谱：输出功率P关于波达角θ的函数，P(θ). 延迟——相加法/经典波束形成器注，延迟相加法和CBF法本质相同，仅仅是CBF法的最优权向量是归一化了的。
1、传统法常规波束形成CBF/Bartlett波束形成器 常规波束形成（CBF：Conventional Beam Former） Capon最小方差法/Capon 波束形成器/MVDR波束形成器 最小方差无畸变响应（MVDR：minimum variance distortionless response）Root-MUSIC算法
多重信号分类法解相干的MUSIC算法（MUSIC） 基于波束空间的MUSIC算法 2、[object Object]
TAM 旋转不变子空间法 LS-ESPRIT （ESPRIT） TLS-ESPRIT 确定性最大似然法（DML：deterministic ML） 3、最大似然法 随机性最大似然法（SML：stochastic ML）
4、综合法：特性恢复与子空间法相结合的综合法，首先利用特征恢复方案区分多个信号，估计空间特征，进而采用子空间法确定波达方向 最大似然估计法是最优的方法，即便是在信噪比很低的环境下仍然具有良好的性能，但是通常计算量很大。同子空间方法不同的是，最大似然法在原信号为相关信号的情况下也能保持良好的性能。 阵列流形矩阵（导向矢量矩阵）只要确定了阵列各阵元之间的延迟τ，就可以很容易地得出一个特定阵列天线的阵列流形矩阵A。 传统的波达方向估计方法是基于波束形成和零波导引概念的，并没有利用接收信号向量的模型（或信号和噪声的统计特性）。知道阵列流形 A 以后，可以对阵列进行电子导引，利用电子导引可以把波束调整到任意方向上，从而寻找输出功率的峰值。 ①常规波束形成(CBF)法 CBF法，也称延迟—相加法/经典波束形成器法/傅里叶法/Bartlett波束形成法,是最简单的DOA 估计方法之一。这种算法是使波束形成器的输出功率相对于某个信号为最大。 （参考自：阵列信号处理中DOA估计及DBF技术研究_赵娜）注意：理解信号模型
一种多频点干扰信号产生方案 摘要：在电子对抗领域，通常以同时输出多个载波信号对跳频等抗干扰通信实施干扰。分析了针对跳频通信的各种梳状拦阻式干扰方案的优缺点，设计了一种基于锯齿波线性调频技术的干扰方案。该方案能在保持时域等幅波形的前提下，产生多个离散的梳状谱，有效利用功率放大器的功率容限，适合于通信训练中模拟干扰环境。同时给出了基于数字信号处理器(DSP)、ROM、RAM，以及信号产生软件包组成的数字化多频点干扰信号产生器的实现，并对实现结果进行了分析。 随着信息技术的迅猛发展，信息作战已成为贯穿高技术作战全过程的重要作战行动，运用电子对抗手段干扰敌通信、导航等信息系统是信息作战中电子战的重要内容。增强军用无线电通信与导航系统抗敌电磁干扰能力已成为提高通信导航保障能力的关键，为了方便地在日常训练和演练中实施无线电通信对抗训练，提高装备与操作人员应对敌方电磁干扰能力，有必要研制针对通信对抗训练的小功率电子干扰系统。 在电子对抗领域，通常以同时输出多个载波信号对跳频等抗干扰通信方式实施有效干扰，对于拦阻式干扰，干扰信号的个数与总的覆盖宽度是跳频通信信号被干扰的主要因素，所以增加多载波数量和覆盖频段宽度成为提高干扰效果的主要途径。 高频频段的抗干扰通信通常为窄带跳频通信，所以笔者分析了各种高频跳频通信干扰信号的产生方案后，设计了一种基于线性调频技术的小功率高频跳频通信干扰方法以及实验方案，实验结果验证了方案设计的有效性。 1 高频跳频通信干扰方案分析 1.1 跟踪瞄准式干扰 跳频通信在通信中不同时刻使用不同的频率，而变化规律受伪随机序列的控制，通常该伪随机序列有很大的密钥量，几乎无法进行破译，所以干扰方无法掌握欲干扰电台的跳频图案。为此通常采用跟踪瞄准式干扰，当跳频速率很低和跳频频点较少时，当前的干扰技术可有效实行跟踪干扰。然而，为对抗跟踪式干扰，通信方目前已采用跳频速率很高的跳频通信。如主要用于空中通信的美国联合战术信息分发系统(JTIDS)，跳频速率为每秒38500跳，已无法实现有效跟踪干扰。 由于对高速跳频通信无法实施有效跟踪干扰及信号密集环境的中速跳频通信很难实施 有效跟踪瞄准式干扰。目前对跳频通信进行干扰的有效干扰方案是拦阻式干扰，具体可分为梳状拦阻式干扰和连续拦阻式干扰。 1.2 梳状谱干扰方案 梳状拦阻式干扰是经常被采用的拦阻是干扰，一般的实现方法为一部干扰机内设置多个振荡源，经相加合成后，从一个宽带天线发出多信道干扰。但相加合成后的接到功率放大器的输入端，其为复杂的调频调幅波。单从其复杂的调幅特点，已使功放的功率容量利用率降
数字中频GPS信号的MATLAB仿真1 杨勇，陈偲，王可东 北京航空航天大学宇航学院，北京 (100083) E-mail：wangkd@https://www.doczj.com/doc/a816156175.html, 摘要：文章以INS/GPS紧耦合为应用对象，在分析中频GPS信号结构的基础上，根据实际环境和载体运行状态，给出GPS信号延时、多普勒频移和钟差等参数，并应用中频信号解析表达式实现多颗卫星信号的合成。最后，基于MATLAB语言进行了仿真计算，仿真结果表明信号符合实际情况，同时经过软件接收机的捕获、跟踪和解调计算，验证了信号的正确性。 关键词：GPS；高动态；紧耦合；中频；信号模拟器 中图分类号：TP391 1．引言 随着固体弹道导弹射程的不断增加和打击精度的要求提高，纯惯性导航早已不能够满足要求。全球定位系统（GPS）和惯性系统（INS）相结合是复合制导的重要发展方向之一，而对于GPS/INS组合导航来说，为了缩短研制周期，便于新信号开发及测试，软件信号模拟器和接收机的研究成为重要的研究方向之一。GPS技术成长非常迅速，现在市场上的手持式GPS接收机已相当普遍，但是国内的自主知识产权的GPS技术产品的研发仍然比较薄弱，尤其是核心芯片的知识产权很少被国内所拥有。国内的“北斗”、“GALILEO”导航定位都处在发展之中，信号模拟器的研究被越来越多的被重视。 信号模拟器具有成本低、可重复性好、数据完整等优点，不仅能用于组合导航技术研究，也能为新信号的验证研究提供支持，还可以为硬件接收机的接收性能测试提供有效的信号环境模拟。 GPS信号模拟器是软件无线电研究的一个方面，为处于设计阶段的GPS接收机提供仿真环境。常见的GPS信号生成器产生的是射频信号，而目前接收机的设计重点侧重于基带信号处理，也就是本文中提到的数字中频GPS信号。数字中频GPS信号模拟器目前主要是仿真载体运动、模拟时钟偏差、卫星星钟误差、电离层误差、对流层误差、多路经效应、天线的方向、弹体振动、以及云层、雷雨等实际环境对GPS信号的影响，并对接收机前端的下变频、滤波、采样和自动增益控制进行仿真，直到生成GPS接收机信号处理所需的数字信号。 目前，国外已成功地开发出多种信号模拟器[1]；国内对高动态GPS信号的研究也比较深入，完成了星历的生成、动态信号的原理研究、误差建模和信号的仿真验证等研究工作 [2,3]。但国内研究的重点集中在数字中频GPS信号的生成，即针对环境误差、载体运动以及卫星星历的仿真，从而通过接收机捕获、跟踪、解算获得所需要的载体位置。国内大部分研究都成功仿真了GPS信号的功率谱，但是对于其信号真正用于导航解算的介绍不多，尤其是信号的实时性问题。本文主要针对紧耦合导航中对GPS信号生成的要求，分析GPS信号的生成与应用问题，并结合中频GPS信号的解析表达式，通过解算GPS信号的延迟，基于MATLAB语言，对大机动条件下的GPS信号进行仿真，获得紧耦合导航所需中频信号。 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20070006006）的资助。