基于经验模式分解的滤波去噪法及其在GPS多路径效应中的应用

经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)是一种新的信号处理技术,它是基于数据本身的,且能在空间域中将信号进行分解,从而可以区分噪声和有用信号。根据EMD分解白噪声而得到的本征模式函数(IMF)分量的能量密度与其平均周期的乘积为一常量这一特性,建立一种新的基于EMD滤波去噪方法,并将该方法应用于GPS多路径效应的研究中。通过对模拟数据与GPS实测数据的处理分析,得出以下主要结论:①EMD滤波去噪法与小波方法都能最大限度地削弱测量的随机误差,但EMD滤波去噪法比小波方法更直接,且不受测不准原理及小波函数选择的影响;②相比小波方法,EMD能够更有效地剔除瞬时强噪声,从而能够提取更精确的多路径效应重复性误差改正模型。

GPS动态监测中多路径效应的规律性研究

在分析GPS多路径效应特性的基础上,结合GPS动态变形监测的特点,对连续多天的观测数据解算结果采用滤波与周日位置求差相结合的方法进行数据处理。研究结果表明,多路径误差具有较强的周日重复性,在有效地削弱多路径效应的影响后,GPS动态监测的三维位置精度可以达到mm级,尤其是垂直方向的精度改善明显。

无线传感器网络多路径路由协议研究进展

在研究目前存在的多径路由协议特点及核心路由机制基础上,总结了多路径路由协议的特征,并对不同的多路径路由相关项进行了比较。最后指出了多路径路由的研究思路以及未来的发展趋势。

特高压输电线路对GPS观测数据质量影响分析

为定量分析特高压输电线路对GPS信号的影响,在我国首条1 000 kV特高压输电线路附近布设距离线路远近不同的多个观测点,分别在线路停电检修和带电运行情况下,利用GPS接收机进行数据采集。根据GPS卫星运行规律,利用TEQC软件截取两期观测卫星分布一致的观测值,从P1和P2多路径、L1和L2的信噪比、数据完好率等方面对GPS观测数据进行质量分析,结果表明:特高压输电线对距离线路远近不同点位的GPS信号均未产生可观测到的影响。

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。

MIMO体制米波圆阵雷达研究

将MIMO(Multiple Input Multiple Output)思想和圆阵雷达结合起来,提出了MIMO体制的米波圆阵雷达模型。对于米波圆阵雷达,采用MIMO体制后,目标和镜像的相关性减弱,虚拟阵列的有效孔径增大,能实现目标和镜像的二维角估计。理论分析及仿真实验结果表明,MIMO体制的米波圆阵雷达不仅能估计出目标的方位角,且能从俯仰上将目标和镜像分开。

南极GPS数据质量分析

以多路径误差和电离层延迟为评价指标,利用TEQC软件和QCVIEW软件对南极埃默里冰架、内陆冰盖、纳拉峡海湾、拉斯曼丘陵的实测GPS数据以及部分IGS站点的数据进行了数据质量分析,得到结论:1)在同一站点上,L2上的多路径误差总比L1上的多路径误差要大;2)在南极不同环境下的多路径误差不同;3)纬度和太阳活动剧烈程度是影响南极地区GPS数据电离层延迟大小的两个重要因素。

多径信道下基于循环谱特征的调制识别算法

针对多径衰落环境下通信信号调制方式识别算法识别类型少、稳定的特征参数提取困难、识别率低的问题,提出一种基于循环谱特征的自动识别算法。首先,提取待识别信号循环谱、平方循环谱及四次方循环谱的特征面和投影面;然后,利用特征面和投影面的相关系数作为特征参数;最后,选择合适的判决门限,对BPSK、QPSK、2FSK、4FSK、MSK、16QAM和OFDM信号进行自动识别。实验表明,该算法提取的特征参数抗多径干扰能力强,识别率高;当信噪比大于2 dB时其总体识别率达到94%以上。与已有算法的比较结果也证明了该算法的优越性。

镜像多径引起的超低空目标跟踪指示角误差分析

雷达导引头跟踪超低空目标时,由于目标镜像多径干扰会引起单脉冲跟踪指示角误差。文中建立了存在镜像目标时的单脉冲差和比模型,推导了单脉冲跟踪指示角误差模型,得到了开环与闭环跟踪模式的指示角解析表达式,仿真分析结果表明,对于开环跟踪,当镜像目标与真实目标相对相位相差180°时,指示角误差最大;对于闭环跟踪,指示角误差偏离程度与弹目距离、目标高度、天线增益、反射系数相关,弹目距离越近,指示角波动幅度越大。

一种适用于高阶QAM信号的抗扰动水声信道盲均衡算法研究

水声信道存在有大量的脉冲噪声,这些噪声会对均衡算法的稳健性造成影响,严重时还会使算法崩溃。从提高均衡算法稳健性的角度出发,采用均衡滤波器系数变化量的Euclid范数作为代价函数,提出了一种双模式归一化修正常模盲均衡算法,并针对算法收敛速度慢的问题,利用判决正方形方法进行了改进。仿真、试验结果表明,在高阶QAM通信系统中,新的盲均衡算法在收敛能力、收敛速度以及稳健性方面都较传统的双模式MCMA/DD算法更有优势。

三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法

多频测距系统可以借助多频观测数据削弱电离层延迟的影响,但多频改正算法在改正电离层延迟项的同时会不同程度地放大多路径误差、观测噪声等伪距误差的影响。其中利用三频数据可以将电离层延迟改正至二阶项,也可以只改正至一阶项,分别称为三频二阶改正和三频一阶改正。首次推导了利用三频观测数据削弱伪距中多路径效应和观测噪声等误差的算法,使三频电离层延迟改正中伪距误差的影响大大减小。通过对三频实测数据的处理和分析验证了算法的有效性并给出了一些有益的结论和建议:在利用三频观测数据进行电离层改正时,首先改正伪距中的多路径误差和观测噪声,然后采用三频二阶改正算法将电离层延迟改正至二阶项,将有效提高伪距改正精度。如果不能有效削弱这些误差的影响,宜采用三频一阶改正或双频改正。

一种基于多相关器的GPS多径估计方法

基于多相关器的多径最大似然估计方法,通过对接收机信号与本地码的相关曲线进行多点采样,建立相关输出的模型,利用最大似然法估计直射信号与多径信号各个参数。采用等间距选取估计点以简化最大似然估计的思想,提出一种基于多相关器的新的多径估计方法,选取更为合理的多相关器采样点配置方案,使估计不受无效多径信号的干扰,并且联合处理同相和正交两个支路的输出,可以得到多径信号的延迟、幅度和载波相位的信息。仿真试验表明,在一定的信噪比下,采用本文的方法可以实现较为准确的多径估计。

多路并行传输中数据调度算法的优化

针对异构无线网络环境中,基于流控制传输协议(SCTP)的多路并行传输协议(CMT-SCTP)存在接收缓存阻塞和路径负载失衡等问题,提出一种改进的轮询数据调度算法。该算法根据每条路径上的发送队列信息和拥塞状况对网络状况进行估计,并按照各路径上的网络状况分配相应的传输任务量,缩短数据包在接收端缓冲区的平均排队时延,减少接收端乱序数据包的数量。仿真结果表明,改进的轮询数据调度算法能有效提升CMT-SCTP在异构无线网络环境中的传输效率,有效缓解接收缓存的阻塞,且对不同的网络场景具有很好的适应性。

基于Watterson模型的短波信道实时软件模拟

针对短波信道多径、衰落、多普勒频移及扩展等特点,设计了一种基于Watterson模型的短波信道模拟器,该模拟器采用全软件实现,具有简单易行、可移植性强、费用低等优点,并可实时嵌入到调制解调器中。通过对仿真中关键技术进行改进,提高了系统性能。仿真结果验证了该模拟器的有效性。

一种解决多路径效应影响的方法

多路径效应是近程反导武器系统中的搜索雷达和跟踪雷达均无法避免的问题,文中分析了多路径效应形成的几何原理,并根据多路径效应中的直射波与反射波具有路程差的固有特性,将高距离分辨率雷达信号理论引入到近程反导武器系统的雷达中,讨论了实现高距离分辨率的窄脉冲和超宽带技术,最后提出了目前较易实现的时间-频率码合成高距离分辨率的办法。

信号循环谱在衰落与多普勒信道中的特性

基于信号循环谱特征的频谱感知方法是认知无线电系统频谱感知的关键技术之一,信号的循环谱特征是研究该感知方法的基础.基于调制信号的循环谱理论,研究多径衰落和多普勒频移条件下无线调制信号的循环谱特征,并进行仿真验证.分析和仿真表明,多径衰落使信号循环谱的幅度和相位发生了改变,但没有影响信号的循环频率.而多普勒频移不但展宽了信号的频谱,同时造成信号的循环频率在某些地方发生了偏移,在非循环频率处,也出现了明显不为零的成分.这对基于循环谱特征检测的认知无线电频谱感知与信号检测具有重要的参考价值.

多径环境下TDDM-BOC信号伪码周期估计

针对低信噪比下存在多径效应的时分数据调制二进制偏移载波(TDDM-BOC)调制信号的伪码周期估计难题,提出了一种基于二次谱的TDDM-BOC信号伪码周期估计算法。该算法首先推导出多径环境下TDDM-BOC信号模型,然后求出多径TDDM-BOC信号的功率谱,再求其二次谱,最后通过检测二次谱的尖峰脉冲间的间距得到多径环境下TDDM-BOC信号的伪码周期。实验过程中采用累加平均的方法可以达到降噪和精确估计的目的。仿真结果表明:该算法能够在多径环境下对TDDM-BOC信号伪码周期进行有效估计,且估计性能与多径环境有密切关系,这为今后我国"北斗"导航接收设备的开发提供了一定的理论参考。

一种韧性的高分辨率多径时延估计方法

将观测数据的噪声建模为α稳定分布,运用分数低阶统计量理论中的共变概念和最小分散系数准则,结合用于解决高维非线性最小二乘优化问题的松弛搜索思想,借鉴高分辨率多径时延估计算法WRELAX、DS-WRELAX,提出了一种韧性的高分辨率多径时延估计算法RHMTDE。理论分析和仿真结果表明,该算法有抗粗差的能力,在高斯噪声和脉冲噪声环境中都可以较好地估计出多径观测信号中每径的时间延迟。

海面环境多路径效应建模研究

遵循多路径效应建模的一般原则,建立了海面环境多路径效应模型,并通过仿真数据验证了所建模型的有效性。

恶劣电力线信道中一种新的高速通信方式

为了在恶劣复杂的电力线多径信道上传输高速的数字信号,该文提出了一种新的电力线通信(PLC)方式——基于THP预编码的单载波正交振幅调制(QAM)方案。该方案使用THP预编码来均衡信道从而达到去除码间干扰的目的,实现最大可能的利用电力线信道资源。计算机仿真实验和实际测试表明:单载波QAM能够在短距离内实现在电力线上传输高速数据,并且具有很好的比特误码率性能。