基于FPGA的无人机非平稳信道动态模拟研究

针对无人机高速移动导致的信道状态快速时变以及多普勒频率起伏大的特点,本文基于现场可编程门阵列平台设计了无人机非平稳信道模拟方案。该方案采用调频谐波叠加方法产生非平稳信道衰落,并提出了一种信道参数实时产生算法,提高了信道模拟的实时性,保证了信道状态的实时更新。同时,针对多普勒频率起伏大导致的功率随机波动问题,本文设计了一种自适应功率均衡模块,使得输出功率最大波动仅为1.13%,保证了衰落功率的稳定性。最后,硬件消耗资源结果表明,相较于复播方案以及预存式方案,本文方案对存储资源的消耗分别降低了52.44%和9.31%,更适合长时间无人机非平稳信道衰落的模拟。同时,实测分析结果表明,相较于未均衡的模拟方案,本文硬件模拟方案输出的信道特性如路径损耗和多普勒功率谱密度与理论结果更加吻合,可用于无人机通信系统的设计、优化等领域。

虚拟星座伪卫星和双泄漏电缆覆盖的室内定位

为增强室内卫星导航信号,提出了一种双泄漏电缆覆盖的虚拟星座伪卫星室内二维定位方法。采用卫星导航模拟器产生多路虚拟轨道卫星信号,同时激励相互垂直的双泄漏电缆的末端,信号沿泄漏电缆轴向传输的同时,通过外导体上的一系列槽孔向室内空间辐射卫星导航信号,使卫星导航接收机能直接定位,输出概略位置和伪距观测量,再利用卫星间伪距差的二维定位算法对接收机位置进行二次解算。通过搭建硬件系统进行实地测试,证明能达到室内伪距定位的米级精度。

基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法

针对现有卫星导航接收机在隧道内无法有效定位的问题,提出了基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法。通过建立信号传播模型,在隧道两端模拟位于隧道延长方向的低仰角卫星的导航信号,发出后在隧道内接收解算,实现定位。同时,使用信号时延控制方法对伪距误差进行预补偿。经过硬件系统的实验分析,验证了其在隧道内的定位能力,仿真实验结果表明系统定位精度满足大部分隧道需求。

基于矢量信号发生器的Galileo E1信号模拟与验证

由于现阶段Galileo可见星数量有限,使Galileo接收机的研究与测试遇到了一定的困难。针对这一现象,文中采用了一种基于时间压扩特性的到达信号模拟算法,结合矢量信号发生器硬件,设计实现了Galileo E1频段信号的模拟。模拟算法采用三阶多项式拟合任意时刻的信号传输时间模型,通过快速迭代实现信号传输时间的精确计算,实现了多普勒频移与相对码相位的动态模拟。利用硬件接收机对生成的信号进行接收验证,证明了算法的正确性。

基于神经网络的毫米波跨场景路径损耗预测研究

毫米波通信因其可以提供更高的传输速率和系统容量受到了广泛关注。无人机空地通信技术是未来通信网络的重要组成部分,路径损耗预测对于无人机的节点布局、轨迹优化和功率分配具有重要意义。针对无人机通信多场景PL预测问题,结合参数化的几何场景和多输入反向传播神经网络,提出了一种具有跨场景能力的PL迁移预测模型。该模型利用有限场景下信道数据进行网络训练,可以预测未知新场景下的PL。最后,利用射线跟踪仿真数据进行模型有效性验证,仿真结果表明,所提模型的神经网络训练收敛效果较好,在新场景下预测PL结果与RT仿真结果基本吻合,验证了该模型的跨场景迁移预测能力。

GPS室内定位的虚拟卫星信号模拟系统

针对室内一般GPS接收机不能正确接收GPS信号的问题,该文提出了利用信号模拟技术产生虚拟卫星星座信号的系统,来实现室内定位。虚拟卫星在保持各卫星起点位置不变时,使不同时刻的卫星组成同一时刻的新星座构型。该虚拟星座与真实星座比较,减小了室内定位中由于卫星、室内天线和用户三点不成直线而产生的折线误差。开发了室内四通道卫星信号模拟器,播发了实验信号。接收机定位结果误差为米级,符合GPS精度要求。

GLONASS卫星导航信号模拟与接收验证软件开发

GLONASS卫星导航信号的模拟可以为复杂环境下信号性能评估和接收机开发提供良好的研究基础。介绍了GLONASS信号的结构组成和仿真模型,分析了GLONASS信号生成过程中的伪距计算、多普勒频移、卫星位置计算三个关键问题,设计了一种基于C++平台的回放模式GLONASS信号软件模拟方案,实现了GLONASS中频信号文件的生成,并开发了GLONASS软件接收机进行了验证测试。结果表明,该软件接收机具有成本低和灵活度高等特点。

正弦平滑时间幅度调制的低抖动时钟信号产生

针对低抖动时间幅度调制时钟信号引入滤波失真的问题,提出了一种正弦平滑改进的时间幅度调制方法,对时间幅度调制时钟信号进行正弦函数平滑处理,在保持过零点抖动较小前提下,改善时钟信号的频谱特性。仿真分析和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)硬件实现结果表明,产生的正弦平滑时间幅度调制时钟信号有效抑制了带限失真,优于普通的数字压控振荡器和原始的时间幅度调制时钟信号。

Two-dimensional directional modulation with dual-mode vortex beam for security transmission

A two-dimensional directional modulation(DM)technology with dual-mode orbital angular momentum(OAM)beam is proposed for physical-layer security of the relay unmanned aerial vehicle(UAV)tracking transmission.The elevation and azimuth of the vortex beam are modulated into the constellation.which can form the digital waveform with the encoding modulation.Since the signal is direction-dependent,the modulated waveform is purposely distorted in other directions to offer a security technology.Two concentric uniform circular arrays(UCAs)with different radii are excited to generate dual vortex beams with orthogonality for the composite signal,which can increase the demodulation difficulty.Due to the phase propagation characteristics of vortex beam,the constellation at the desired azimuth angle will change continuously within a wavelength.A desired single antenna receiver can use the propagation phase compensation and an opposite helical phase factor for the signal demodulation in the desired direction.Simulations show that the proposed OAM-DM scheme offers a security approach with direction sensitivity transmission.