Ka频段全机动综合测控系统无人机标校设计与应用

任务前的系统标校和跟踪验证是Ka频段全机动综合测控系统需要完成的重要工作。Ka频段全机动综合测控系统机动性强,同时支持陆地机动测控和海上测控需求。系统布站位置灵活,布站地无标校塔,无法采用传统固定标校塔方法进行系统标校和跟踪验证。无人机平台机动灵活,搭载Ka频段信标机和校零变频器设备后,不仅可用于完成Ka频段全机动综合测控系统静态情况下的校相、距离校零和跟踪验证工作,还可满足系统机动测控情况下的跟踪验证需求。本文设计了无人机测试标校系统,满足Ka频段全机动综合测控系统在任意布站位置展开标校和跟踪验证工作,并进行了机动情况下的测控跟踪验证。经实测,“动中测”的测量精度满足要求,为机动型测控系统提供了一种新的跟踪验证手段,具有良好的应用前景。

一种北斗三号短报文终端的快速捕获算法

北斗三号全球短报文通信系统可以满足全球、全天候、长远距离、高动态的使用需求。针对北斗三号短报文终端产品高动态使用环境的需求,文中提出一种快速的捕获跟踪算法,采用并行相关+FFT的传统架构,通过大量的仿真数据验证不同的并行路数和FFT点数下的捕获性能,最终实现12 km/s使用条件下的快速捕获。

北斗ka星间链路高动态应用辅助接收技术

北斗三号ka频段星间链路具备为高速移动目标提供全球范围内测控数传服务的能力,但由于北斗三号ka频段星间链路是短突发信号,对于高速移动目标应用存在难以在短时间建链的难题。文中提出基于“GNSS+微惯性单元”的辅助信息生成方法,对接收机概略位置、速度/加速度、天线指向的预报值进行估计,开环辅助ka星间链路的接收。还提出了超紧组合导航结构,利用惯性信息辅助矢量跟踪的高动态跟踪环路,降低了接收机的瞬态响应误差和对环境的敏感度。仿真证明提出的高动态应用辅助接收技术(速度为12 km/s,加速度为11 kHz/s的情况)提供的辅助信息精度优于建链路需求,可完成百毫秒内的信号同步,实现北斗三号ka星间链路高动态快速建链的需求。

无线电波传播年平均到最坏月统计转换模式研究

最坏月分布特性是无线电系统设计和研制过程中需要考虑的重要指标,大多数无线电气象数据和传播数据只能提供年平均分布概率,这就要求提供最坏月分布和年平均分布之间的转换模式.本文首先给出了包含累积分布和互补累积分布完整的最坏月概念.然后分析了对流层散射传输损耗、降雨率和雨衰减、地面视距链路多径衰落等多种电波环境和传播特性的年平均和最坏月概率转换关系,并通过对比分析给出了最优的模型参数,其对应的均方根误差最小,其中对流层散射和雨衰减的均方根误差小于10%,同时论证了雨衰减的转换关系可以由降雨率的转换关系得到.本文的研究将有力支撑无线电系统的最坏月设计.

一种小型化有源相控阵天线设计与测试

文章设计了一种小型化有源相控阵天线,阵元采用低剖面双馈圆极化技术,轴比性能优异;T/R组件采用片式组件表贴综合网络技术,与常规砖式或瓦式相控阵天线的多次封装和模块连接相比,该天线通过一次封装集成实现了相控阵天线的轻、薄、小目标。通过紧缩场暗室测试和对星测试,结果表明,天线工作稳定可靠,性能优异。

密钥生成系统中的双门限量化算法研究

针对密钥生成系统中传统量化算法导致合法双方初始不一致率较高从而降低最终的密钥生成长度的问题,提出了双门限量化的基本模型,合法双方同时设置一个上门限和下门限,将高于上门限的采样值量化为1,低于下门限的采样值量化为0,同时将上、下门限之间的采样值舍弃。通过分析可知,这种量化方法有较高的可靠性,并且不会泄露有关密钥的任何信息。本文分析了其在密钥生成中的具体应用,并以合法双方最终生成的密钥的长度为目标函数,推导得到了双门限量化时最优的量化因子。进一步的仿真表明,相比较传统的等概量化,通过选择合适的量化因子,合法双方能够生成更长的密钥。在信噪比为15 dB-25 dB时,密钥长度的提升在0.1比特以上。

密钥提取中降低初始不一致率的预处理方法

在密钥生成过程中,传统量化算法会导致量化结果初始不一致率较高,从而降低最终的密钥生成速率。为解决该问题,提出一种基于奇偶校验的预处理方法。合法双方对量化比特进行合理分组,交互每组的奇偶校验位,且双方同时删除校验位不一致的分组。仿真结果表明,该方法能降低初始序列的不一致率,进而提高后端信息协商的效率,特别是当初始不一致率较高时性能改善明显,如当初始不一致率为0.26时,采用该预处理方法的剩余比例较未采用该预处理方法提高近9倍。

密钥生成系统中的改进量化算法研究

针对密钥生成系统中传统量化算法导致合法双方初始不一致率较高从而降低最终的密钥生成长度的问题,在对窃听信道进行合理建模的基础上,给出了改进量化算法CQA算法的基本原理,以合法双方最终生成的密钥长度为目标函数,推导得到了最优的量化比特数。进一步的仿真表明CQA算法的符号错误概率远小于普通的等概量化算法,接近理论上的性能限,从而能够提供更大的密钥生成长度,特别是在高信噪比时效果明显。

一种无线信道密钥容量求解方法

为了准确求解合法通信双方利用无线信道生成共享密钥的容量,借助于瑞利衰落统计模型和互易性对无线信道进行建模,得到合法双方接收信号的统计分布;通过对统计分布进行雅克比变换分别推导出双方包络的联合分布和相位的联合分布,进而通过互信息公式求解出相应的两个密钥容量表达式。利用窄带信道的互易性,提出了一种发送信号为非相干载波的密钥生成协议,合法双方在相干时间内以时分双工(TDD)方式对无线信道进行多载波探测,双方分别利用接收信号包络、相位信息生成密钥,将两密钥去除相关性后拼接起来作为最终的密钥以用于安全通信。该协议能够同时利用接收信号的包络和相位信息,且密钥容量与非相干载波的个数成正比。仿真结果表明:分别基于信号包络、相位信息生成的密钥存在相关性;仅由包络和相位信息生成密钥并未充分利用信道特性信息,当信噪比为10dB时,利用接收信号包络、相位的密钥容量的数值求和比利用接收信号的密钥容量低0.3b/s。

无线平坦衰落信道的密钥生成速率研究

针对传统窃听信道模型中假定合法信道完全互易、窃听方只处理合法双方一方信号的问题,对传统的窃听信道模型进行了改进。一方面引入相关系数ρ0来刻画合法信道的互易程度,另一方面考虑窃听方能够获取并利用合法双方的信息。在此基础上,推导得到了密钥生成速率的解析表达式,并对影响密钥生成速率的因素进行了仿真分析。仿真结果表明,密钥生成速率随合法信道的相关系数ρ0、信噪比γ的增大而增大,随合法信道与窃听信道之间的相关系数ρ1、ρ2的增大而减小。

窄带信道中基于接收信号相位的密钥容量研究

无线信道具有互易性、时变性和空变性等特点,合法双方可以利用无线信道的特性生成共享密钥。基于此,提出一种密钥容量的求解方法。对窄带信道中基于相关随机源模型的窃听信道进行合理建模,利用信息论及随机信号分析理论,对基于接收信号相位信息的密钥容量进行推导,得到密钥容量的表达式。仿真结果表明,密钥容量随信噪比与合法双方信道相关系数的增大而增大,且基于接收信号相位的密钥容量小于基于接收信号的密钥容量,因此,合法双方为得到更长的密钥,可以进行接收信号包络、相位信息的联合提取。

可见光通信中低复杂度自适应广义空间调制算法

针对可见光信道相关性较大的问题,以成对错误概率为依据提出了一种自适应广义空间调制(Adaptive GSM,AGSM)算法,发送端能够根据信道状态信息(Channel state information,CSI)对GSM系统中的天线组和各天线组的调制阶数进行联合优化以提高GSM算法的误码率性能。但由于该优化算法的运算复杂度较大,又提出了一种简便的自适应空间调制(Simplified AGSM,S-AGSM)算法,利用QR分解限制穷举搜索的空间,降低了优化算法的复杂度。仿真结果表明:在同样频带利用率的情况下,S-AGSM算法的误码率性能要优于GSM算法和只带有天线组选择的GSM系统,且复杂度远小于AGSM算法。

可见光多天线空分键控技术研究

空分键控是一种新型的空间复用技术,每个时刻只有一个发送天线工作,携带信息的是天线的位置而非发送符号本身,因此该种方法频带利用率较低。为了提高频带利用率,基于广义空间调制的概念,提出了光多天线空分键控调制方法,这种调制方式中每个时刻有多个天线同时工作。首先建立了可见光通信中的多天线空分键控系统模型,并对其误码率性能进行了分析。由于通常天线组合数要多于实际需要的,为了减小由空间相关性带来的误码率性能上的下降,提出了一种基于最小欧氏距离最大化准则的天线选择算法以获得误码率性能的增益。最后通过蒙特卡罗仿真比较了有无天线选择的误码率性能,结果验证了该天线选择方法的有效性。

微生态制剂替代抗生素对猪健康生产的影响

微生态制剂是一种新型无污染、无残留、无毒副作用的饲料添加剂,在调节动物肠道菌群平衡、提高饲料转化效率、增强机体免疫力等诸多方面具有抗生素所无法替代的优势,在现代养猪业中发挥着越来越重要的作用。本文回顾了微生态制剂的概念、分类情况及作用机制,结合试验结果剖析了微生态制剂在推进生猪健康养殖中的作用。

微生态制剂替代抗生素对猪健康生产的影响(续完)

上期回顾：上期本文介绍了微生态制剂的概念及分类,强调了微生态制剂的作用机理包括：维持肠道菌群微生态平衡、生物夺氧作用、竞争性抑制作用、生物拮抗作用、增强机体免疫力、合成酶和营养物质等六大方面。

成像MIMO通信中信道容量研究

成像MIMO是实现高速、远距离可见光通信的新型方式。由不完美对焦或镜头抖动造成的成像模糊会大大降低成像质量、产生空间码间串扰(SISI),进而影响通信效率。建立了基于成像MIMO的通信模型,对成像MIMO通信系统中的噪声和信道容量进行了分析,得出了该模型下的信道容量和信噪比与收发端距离、接收单元数量的关系,分析了SISI对信噪比和信道容量的影响。此外,为减小SISI对信道容量的影响,对接收阵列单元进行了优化,得到了使信道容量达到最佳的接收单元数量和尺寸。

基于LDPC码和二分法的联合信息协商算法

信息协商是量子密钥分发(QKD)中的重要环节。在此环节中常需要用信道纠错码技术,如采用性能优异的低密度奇偶校验(LDPC)码。为了增强协商算法对合法双方的错误率的适应性,可以采用码率自适应的方案,但其设计不便、灵活性较差。文章提出了一种以LD-PC码协商算法为主,以二分法协商方法为辅的联合协商算法,可在协商效率和协商轮数上取得较好折衷,对合法双方原始密钥的错误率有良好的适应性。

基于WRF模式预报的微波湍流特性研究

大气湍流对对流层内微波的传播具有重要影响,正确认识大气湍流的特性有助于提高电波传播模型预测的准确性和可靠性.本文利用天气数值预报(weather research and forecasting,WRF)模式预测气象要素,计算微波波段大气折射率结构常数,研究对流层内大气湍流的时空分布特性,并探讨其与温度、相对湿度和修正大气折射率的变化关系.研究表明:近海面微波湍流强度具有明显的日变化特征;对流层内微波湍流的垂向结构具有较为明显的分层;大气环境出现逆温减湿现象,湍流活动较强.这些研究成果可为微波在大气环境中传播的准确预测提供理论支持.

基于隐层相关联算子的知识蒸馏方法

近年来,卷积神经网络已经在人工智能领域取得了巨大成功,例如,区块链、语音识别、图像理解等.然而,随着模型准确率的不断提高,与之伴随的是网络模型计算量与参数量的大幅增长,从而带来了诸如处理速度小,内存占用大,在移动端设备上难以部署等一系列问题.知识蒸馏作为一种主流的模型压缩方法,将教师网络的知识迁移到学生网络中,从而在不增加参数量的情况下优化学生网络的表现.如何挖掘具有代表性的知识表征进行蒸馏成为了知识蒸馏领域研究的核心问题.本文提出了一种新的基于模型隐含层相关联算子的知识蒸馏方法,借助数据增强方法准确捕获了图像特征在网络中间层每个阶段的学习变化过程,利用相关联算子对该学习过程进行建模,从而在教师网络中提取出一种新的表征信息用于指导学生网络训练.实验结果表明,本文所提出的方法在CIFAR-10、CIFAR-100两种数据集上,相较于目前最优方法均取得了更好的性能.

近地高速目标接入北斗星间链路系统的快速建链方法

针对近地高速目标接入北斗星间链路系统,存在卫星超出当前天线波束扫描范围后如何继续保持星地链路和星地双向链路快速捕获的问题,提出先规划空域再双向辅助捕获的方法。首先,采用根据近地高速目标波束扫描范围进行空域划分的方法,近地高速目标根据飞行姿态和航迹变化计算与建链卫星的角度并选择对应的天线;然后,近地高速目标提前计算天线波束指向、通信时延和多普勒频率等辅助捕获参数,在接收和发射时隙分别辅助自身和卫星完成星地双向链路快速捕获。基于近地高速目标和卫星飞行相关数据开展联合仿真,结果表明:天线波束指向方位角和俯仰角最大误差均小于0.002°,通信时延误差小于2μs,多普勒频率误差小于60 Hz,从而验证了快速建链方法的可行性,可为近地高速目标接入北斗星间链路系统提供一定参考,具有一定工程应用价值。