ICG IDM情况介绍及卫星导航干扰检测定位技术发展分析

GNSS广泛地应用于各行各业,但是存在卫星导航信号落地功率低,极易受到各种有意和无意的电磁干扰影响,会对卫星导航应用造成严重的威胁.随着卫星导航的广泛应用,卫星导航信号受干扰问题引起了国际的广泛关注.全球卫星导航系统国际委员会(International Committee on Global Navigation Satellite Systems,ICG)为此成立了专门的卫星导航干扰检测与削弱(IDM)工作组,旨在开展各国在该领域的政策法规、相关技术及IDM系统建设的研讨与交流.本文介绍和分析了ICG IDM的重要进展及研究态势,并对干扰检测定位理论技术及国内外卫星导航干扰监测系统的研究进展进行了梳理,对深化卫星导航干扰监测的理论与技术研究及保障卫星导航安全具有重要的技术借鉴与研究支撑.

可用于导航定位的甚低频通信台信号相位测量技术研究

为了在GNSS无法进行定位时提供备份的导航定位手段,开展基于甚低频通信台信号的非协作导航定位相关技术.该研究将成为导航定位技术的一个重要研究方向,本文提出并验证了一种甚低频通信台信号的相位测量技术,实现了针对甚低频通信台信号的相位测量,并利用两个不同的测量点位,验证了相位测量的准确性.本算法利用最小频移键控(minimum shift keying,MSK)信号自身的特点,对接收点的相对相位进行了计算,并使两个测试点保持一定距离,进行两个接收点的相位计算,比较两个测试点相位差值计算出的距离差与两个测试点和发射点距离的距离差值,来验证本算法的准确性.验证结果表明:本文提出的算法能够准确测量出两个接收点与发射点的相位差.该相位差可以反映距离差,通过计算多个台站的距离差实现相对定位.

针对抗干扰天线的GNSS非平稳干扰技术研究

针对GNSS抗干扰天线阵列,提出基于非平稳干扰信号的信号体制设计,以提高对GNSS信号的干扰效果.通过构造针对GNSS抗干扰天线阵列的干扰场景,对不同体制的非平稳干扰信号进行仿真.针对采用空频抗干扰算法的抗干扰天线,通过非平稳干扰信号对GNSS信号进行干扰,其干扰效果相对传统宽带扩频干扰,可以提高干扰效果在10 d B以上.所设计的干扰体制的非平稳特性打破了天线阵列抗干扰算法设计的前提(干扰信号广义平稳),对此类抗干扰算法的性能产生较大影响.

低频/甚低频电磁脉冲测量系统研究

为了准确地测量电磁脉冲(electromagnetic pulse,EMP)的波形,开展低频/甚低频(low-frequency/very low-frequency,LF/VLF)EMP的形成和传播机理研究,识别不同EMP的特征,并以此为依据来识别、确认雷电及核爆炸等现象,提出了一种高分辨率的EMP原始波形测量系统方案,同时针对LF/VLF这一较低的频段提出了一套有效的系统标校方法,实现了对EMP的连续、准确测量和快速有效判别,并能通过网络实时上传数据.系统采用正交环磁场天线和平板电容电场天线实现信号的接收,设计了低噪声高保真的信道调理电路和高速数据采集电路来实现信号的采集,利用高精度的授时模块为EMP信号标记时间戳,最后结合多点监测波形实现EMP定位估计.实测结果表明:该系统能够给出高分辨率、高精度的LF/VLF EMP波形;利用该系统组网可以实现远距离EMP源的定位,定位精度与目前近距离的定位手段相当.通过长期的运行,验证了该系统具有高可靠、低失真、判别准确、实时性强等特点.

卫星信标信道模拟器的设计与应用

针对卫星信标电离层测量系统研制及测试、验证的需要,设计卫星信标信道模拟器,阐述了卫星信标信道模拟器的技术指标、功能、原理和软、硬件实现方法;给出卫星信标信道模拟器的主要应用场合和应用方案。卫星信标信道模拟器的应用,将为卫星信标电离层测量系统的研制提供有利保障。

GNSS干扰调制方式识别方法研究

针对GNSS干扰的现状和干扰减缓的迫切需求,对干扰的调制方式进行识别,给出干扰调制方式的关键特征提取方法;对常见的干扰进行分析,并给出识别流程;通过仿真,对干扰识别方法的性能进行评估,给出识别的准确率。

GNSS弱干扰TDOA定位时差估计方法

针对到达时间差(time difference of arrival,TDOA)方法对全球卫星导航系统(GNSS)较弱的干扰进行定位时难以估计时差而导致定位失败的问题,提出一种基于信号噪声分离的差方均值函数拟合的时差估计方法。该方法首先利用干扰信号与噪声不同的时频分布特性采用奇异值差分谱将信号和噪声分离,然后通过差分和拟合的方法估计出干扰信号到达不同位置接收机的时差。通过仿真对比了该方法与传统的改进直接互相关、相位变换、经验模式分解等方法的性能,结果表明在相关噪声存在和较低信噪比的情况下该方法表现出了优越的性能。

一种网格化的GNSS干扰源定位方法研究

介绍了网格化GNSS干扰源定位系统的组成、功能及定位方法;重点阐述了系统采用的TDOA定位方法中Chan定位算法的原理;结合实际应用对Chan算法进行了系统的仿真分析;给出了传感器数量、干扰源位置以及系统噪声对定位结果的影响。

网格化GNSS弱干扰源定位方法

介绍了网格化全球卫星导航系统(GNSS)弱干扰源定位的系统组成,针对该场景下现有方法对信噪比低的情况适应能力较差的问题,提出了一种基于信号噪声分离的差方均值函数拟合(MFDSS)的网格化GNSS弱干扰源定位方法,方法采用MFDSS方法实现时差估计,并利用Chan双曲线定位算法解算干扰源位置.文章对比仿真了该方法和常用网格化定位方法的定位效果,在对GNSS弱干扰源定位的场景下,该方法表现出优越性能.

一种可选的电离层TEC区域重构方法

电离层总电子含量(total electron content,TEC)区域重构常采用克里金空间插值方法,该方法基于电离层TEC数据的位置关系及相关性等特征,同时满足空间加权估计的无偏性和最优性特征,因此被广泛应用.但克里金空间插值方法拟合变异函数时,传统理论变异函数模型面临函数曲线固定、空间细节变化无法反映以及模型选取人为主观等问题.为解决上述问题,文中提出一种可选的电离层TEC区域重构方法,从TEC数据的空间变化特征出发,采用最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)拟合实验变异函数,能够更精确地刻画变异函数,反映电离层TEC空间变化趋势.为验证本方法的准确性,选用中国陆态网地基GNSS台站三组不同时刻穿刺点垂直TEC(vertical TEC,VTEC)值作为实测数据,同时选用普通克里金空间插值方法中的指数理论变异函数模型、球状理论变异函数模型以及LS-SVM理论变异函数模型进行实验对比.三组实验结果表明,本文方法计算的均方根误差(root mean squared error,RMSE)分别为1.54 TECU、1.76 TECU和2.45TECU,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为1.21 TECU、1.23 TECU和1.62 TECU,误差均小于其他两种理论变异函数模型,重构效果最好,为电离层TEC区域重构提供了一种可选的思路.

基于信号传播修正的GNSS干扰源质心定位方法

针对广泛存在的全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)干扰,采用基于接收信号强度(received signal strength,RSS)的定位方法时,存在RSS值提取难度大,城市环境中不开阔、多径等复杂场景下定位误差大等问题,提出一种基于载噪比加权和干扰信号传播误差修正的GNSS干扰源质心定位方法。该方法采用GNSS接收机输出的载噪比信息,并采用神经网络的方法预测干扰信号传播影响因子,通过质心加权实现GNSS干扰源的定位。实验结果表明,该方法的定位精度得到显著提升。

一种改进的基于FFT的GPS弱信号捕获算法

传统的GPS弱信号捕获通过延长相干积分时间来提高信噪比,但受到导航电文比特位翻转的影响,相干积分时间一般不超过20ms,且存在捕获算法运行效率不高等问题。针对在弱信号环境下有效克服比特位翻转并增加运算效率的问题,给出了两种翻转位预测算法。基于预测结果本文提出了一种改进的捕获方案,即舍弃存在位翻转的5ms数据从而消除其影响,并对其余数据进行15ms的"先累加后相关"分块相干积分。最后,利用Matlab仿真的信号对改进捕获算法进行验证并与传统捕获算法进行对比。结果表明,改进的捕获算法能有效地捕获到信噪比低至-40dB的微弱信号,将相干积分时间延长至15ms,相较于传统捕获算法捕获灵敏度更高,执行时间更短。

LM1893在电力线载波通信中的应用

LM1893是一种性能好,价格低的电力线载波通信器件。本文给出了LM1893的主要性能指标,并介绍了它与MCS-51系列单片机的软硬件接口。

基于循环谱法的GNSS RF干扰信号检测

在全球导航卫星系统(GNSS)RF干扰检测中,针对能量检测法易受噪声影响的弱点,利用调制信号周期性平稳的特性,提出利用循环谱检测法检测GNSS RF干扰的方案.利用MATLAB软件平台对以上两种干扰检测方法进行仿真分析,结果表明:循环谱法计算量大,但对各类干扰的检测性能要优于能量法,前者对各类干扰信号的检测性能依赖于平滑窗选取以及用于检测的数据长度。

罗兰-C小型有源接收天线设计与仿真

针对罗兰-C无线电导航信号接收需求,研究一种高性能的罗兰-C小型有源接收天线,可以减小天线体积和安装难度,方便罗兰-C导航接收机的使用,具有较高的实用意义.天线主体采用磁棒线圈天线接收长波频段罗兰-C信号,在天线内设计了包含放大电路、带通滤波电路、差分输出电路和供电电路在内的前端信号调理电路,从而增大信号灵敏度,提高信噪比;设计了一体化的天线结构,以便工程化应用.通过仿真和实测结果表明:该天线在工作频带内,可以全向高效接收罗兰-C信号,而且对接收到的微弱罗兰-C信号进行放大并滤除带外噪声,信号强度和信噪比满足使用要求.该天线具有体积小、灵敏度高、使用方便的特点,可应用于罗兰-C无线电导航,组合导航、附加二次相位时延计算等场景.

高瓦斯矿井采空区大直径高位钻孔瓦斯抽采技术

煤炭作为一种不可再生资源,伴随着开采量的逐渐增加,其挖掘深度不断加大,使得矿井的深度加大,很多矿井由低瓦斯变成了高瓦斯矿井。一旦低瓦斯矿井变成高瓦斯矿井,其问题也会接踵而来。高瓦斯矿井下,其发生安全事故的几率大大增加,因此为了避免瓦斯中毒或者爆炸等系列事故,必须采取相关的措施来预防问题的出现。

钻孔预抽煤层的瓦斯流动机理分析

煤层中瓦斯赋存形态主要是吸附态和游离态,煤又是含微孔和大孔的孔隙-裂隙多孔介质,煤体中瓦斯运移形式分为层流和紊流。原始煤层瓦斯的运移主要是层流运动,而层流又分为线性和非线性渗流且满足质量守恒、Darcy定律、Fick扩散定律。

突出矿井回采工作面的瓦斯治理研究

在煤矿生产过程中,瓦斯突出、矿井瓦斯涌出会对煤矿安全生产造成极大影响,还会威胁采矿人员的生命安全。此次研究主要是探讨分析突出矿井回采工作面的瓦斯治理,希望能够对相关人员起到参考性价值。

小学数学计算教学思路的探索

计算教学是数学教学的重要组成部分。新课程要求我们对计算教学不但要关注计算能力,还要关注学生自主探究的创新精神,更要关注与人合作的意识,学生的情感体验。教为学服务,从对计算教学的分析中深深感受到新课程'以学生发展为本'的改革理念,在大量实践探索中,形成了'创设情境、自主探究、联系生活实际、趣味化活动、在修正错误中学习计算'等计算教学思路。

引导学生主动探究新知摭谈

学生是学习的主人,课堂教学成功与否很大程度取决于学生的学习情趣.教学过程中只有积极地引导学生最大限大度地参与知识的探究过程,才能使学生把知识结构转化为自己头脑中的认知结构,同时促进智能的发展,基本素质的形成.实施素质教育就要变教师的"讲"为"导",变学生被动听为主动探究,让学生通过操作、观察、比较、议论,主动地参与教学全过程,通过探究知识,发现规律,变书本知识为自己的智能.培养学生获取知识和灵活运用知识的能力,从而达到提高学生基本素质的目的.