自适应多普勒频移的二相码信号处理方法

针对二相编码脉冲压缩雷达的信号处理、航天测控系统接收机的解扩需求,在高动态大偏差多普勒频移的场景下,对载波频率搜索捕获的处理方法复杂、计算量较大、实时性较差等问题,本文提出了一种自适应多普勒频移的二相码信号处理方法,在单脉冲的脉内实时提取多普勒频移同相信号及正交信号的波形,并且生成4个片段信号,根据各信号之间固定的时序关系,去除多普勒频移对基带信号的调制,恢复原始基带信号,进而实现脉冲压缩及接收机解扩。MATLAB仿真验证了有效性和可行性。该方法实现简捷、计算量小、实时性好、硬件资源少,对现有相关信号处理领域有一定的指导意义。

保罗离子阱中离子二阶多普勒频移评估

主要研究了保罗离子阱中被囚禁离子二阶多普勒频移(The Second-order Doppler Frequency Shift,SODFS)的评估。保罗阱中离子的运动由宏运动、微运动和额外微运动三部分组成。目前,关于离子额外微运动的研究较少,文中对此进行了详细研究。基于离子密度在径向均匀分布的假设,文中提出了一种用于评估阱中温度低于100 mK离子系综的二阶多普勒频移的模型。该模型考虑了离子三种运动对二阶多普勒频移的贡献。通过实验以及分子动力学仿真,验证了模型的有效性。文中提出的模型能用于评估保罗阱中被囚禁离子的二阶多普勒频移,适用于离子光钟、离子微波钟,尤其适用于基于大离子云的激光冷却离子微波钟。

多普勒频移和干涉谱联合的水声目标运动参数估计

常见水中运动目标会辐射连续谱噪声和线谱噪声,连续谱噪声在浅海波导环境中形成明暗相间的干涉条纹。根据干涉条纹可以得到目标最近距离与速度的比值,无法直接解出两个参数值。针对利用干涉条纹无法分别估计最近距离与速度问题,提出一种多普勒频移、干涉条纹结合的运动参数估计方法。根据单条线谱多普勒频移得到最近距离与速度参数耦合曲线,再将该曲线与干涉条纹得到参数比值线相交,交点即为两参数估计结果。数值仿真估计声源运动速度、最近距离,在信噪比6 dB条件下,平均估计误差分别为0.71%与0.87%。将该方法应用在2021年6月大公岛海域海试数据,5组实验数据估计目标运动速度、最近距离平均误差分别为2.5%,4.4%,证明了方法的有效性。

子午工程二期电离层高频多普勒监测仪初步观测结果

子午工程二期计划在漠河、北京、武汉、深圳四地分别建设由一个发射站和三个接收站构成的电离层高频多普勒监测台阵.本文介绍了为此研制的电离层高频多普勒监测仪的进展和试观测期间取得的一些观测结果.通过与电离层测高仪进行交叉对比,设备的性能和探测能力得到了验证.目前该设备已部署7个站点进行试观测,本文报告了该设备探测到的太阳耀斑导致的电离层扰动、电离层行进式扰动、大尺度电场导致的多站同时扰动等多种现象.未来子午工程二期建成后,该设备将具备我国上空北至漠河、南至广东的电离层扰动监测能力,并与其它探测手段融合发挥空间天气综合监测网络的最大效能.

一种扩展GMSK扩频多普勒捕获范围的方法

伪码捕获在短时猝发GMSK(高斯滤波最小频移键控)扩频通信中是不可缺少的一环,尤其是在接收端弱信号的情况下,多普勒频移会严重影响接收端伪码捕获性能。针对短时猝发GMSK扩频体制的特殊性,设计了接收端伪码捕获算法,推导分析了该捕获算法的相关公式,并在此基础上提出了一种多通道并行接收捕获的方法以适应短时猝发条件,该方法通过扩展多普勒适应范围以提升GMSK扩频通信系统伪码捕获性能,将该方法应用到短时猝发GMSK扩频通信系统中,可提升伪码捕获峰值阈值约2.7 dB以满足系统灵敏度要求,且占用硬件资源较少。

一种短时猝发GMSK扩频多普勒估计算法研究

多普勒估计是猝发传输背景下的GMSK(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,高斯最小频移键控)扩频通信系统接收端同步过程中的关键一环。针对短时猝发GMSK扩频通信系统信息传输时间极短的特点,搭建了系统接收端同步段结构,并以此为基础设计了适应该短时猝发同步段结构的多普勒估计算法,建立了短时猝发多普勒估计算法模型,推导该算法公式的同时对算法模型进行了理论分析,详细阐述了该算法进行多普勒估计的实现过程,并对该算法进行仿真实验。实验结果表明,该算法在信噪比为1 dB时,多普勒估计准确度可达到97.2%,信噪比≥3 dB时,准确度均能在99%及以上,该结果验证了该算法应用在猝发传输背景下的GMSK扩频通信系统中的有效性、可行性,同时也表明当通信系统处于弱信号的条件下时,该多普勒估计算法性能依然能达到一个较为优异的准确度值。

高铁环境多普勒频移对MIMO信道容量的影响

列车的空间位置和移动速度对多输入多输出(MIMO)通信系统的性能有很大影响。研究高速列车地面典型场景MIMO两径信道容量,发现受多普勒效应影响,信道元素有额外相移。在高速运动中多普勒相位累积可以部分提高MIMO系统的信道容量。仿真结果表明多普勒相位累积后MIMO的信道容量提升比较明显,从信道矩阵条件数的角度也证明了信道容量可以提升。这项研究可为高铁中的5G通信提供参考。

星间激光时频传递系统中的多普勒频移补偿技术

为了减少星间激光时频传输过程中的多普勒频移并提高星间通信的可靠性,提出了一种多普勒频移补偿技术。首先,对多普勒频移进行了理论分析和仿真,得到了两卫星在24 h通信中断前传输激光光学频率所产生的多普勒频移;然后,设计了一个多普勒频移补偿系统用于星间激光多普勒频移补偿。仿真结果表明:该系统能在约15个控制周期内完成多普勒频移补偿,使得补偿后的多普勒频移小于8 kHz,比未补偿的情况改善了6个数量级。

多普勒频移补偿在水声自适应跳频通信系统中的应用

传统的自适应跳频通信可以克服水声多径信道时变、频变、空变给通信质量带来的影响,在频率选择性衰落的信道上保证高质量的数据传输。基于概率的自适应跳频通信在传统的自适应跳频通信的基础上,根据信道通信质量的好坏分配不同的使用概率,能够进一步提高系统的可靠性和安全性。在水声通信中,多普勒现象非常明显。在水声基于概率的自适应跳频通信系统中,引入多普勒频移补偿能够进一步提高通信系统的可靠性。

一种基于多浮标线谱多普勒频移特征的联合定位算法研究

为了利用多枚被动全向声呐浮标对目标进行定位,文章提出了一种基于多浮标观测的目标线谱多普勒变化规律和目标通过特性的多浮标联合定位算法。根据目标、多浮标之间的几何关系,建立求解目标定位点的模型。研究表明,利用一枚浮标的CPA(Closest Point of Approach)距离圆和另外两枚浮标观测的多普勒变化规律,可以同时解算出目标的定位点、航速、航向,最后通过实验数据对模型进行了验证。

基于运动平台的多普勒频移无源定位算法

无源定位能力是现代电磁频谱战的要素之一,侦察设备实现对雷达辐射源的高精度快速定位,是保障作战致胜的重要环节。基于运动平台的无源侦察设备,提出了一种多普勒频移算法,深入研究了相对运动时信号多普勒频率与目标位置的变化特性,对雷达目标进行定位。该算法兼顾了定位时效性与雷达扫描周期等因素,能够提高截获数据利用率,提升对目标雷达的定位精度。

激光测振多普勒信号仿真技术研究

JJF1219-2009《激光测振仪校准规范》提出用调频电信号校准外差式激光测振仪信号采集、处理电路的方法,该方法对产生标准调频信号的信号发生器提出了很高要求,目前还没有激光测振仪校准专用的调频信号发生器,而通用函数信号发生器,在最大频移、调制振动频率范围等方面不能完全满足要求。通过研究数字信号合成技术,设计基于PC、FPGA和高速数模转换器(DAC)的多普勒调频信号发生器,实现激光多普勒调频信号模拟的仿真信号输出,具有参数设置灵活,带宽高,频率稳定性好的优点,经测试,该仿真信号达到了校准需要的技术要求,可用来评价外差式激光测振仪的信号采集、信号处理电路相关参量的计量特性。

中低轨卫星信号的多普勒频移估计与补偿

针对中低轨卫星信号的多普勒频移具有大范围快速时变的问题,基于航天动力学理论,计算出卫星和接收平台间的相对位置和速度,从而可预先估计卫星信号的多普勒频移。对频移估计的误差进行了分析,给出了一种多普勒频移的快速估计和实时补偿算法,同时也对卫星的可视时间段分情况进行讨论。计算机仿真和工程实践表明,该算法简单、实用,有利于对快变大频偏的卫星信号进行快速跟踪和解调。

时延-多普勒频移对伪码捕获影响的性能分析

在扩频信号处理中 ,伪码的捕获一般通过相关来实现。以 m 序列为研究对象 ,首先针对一种典型的相关过程分析了其时延、多普勒频移对相关的联合影响 ,结论表明两者耦合影响非常小 ,几乎可忽略不计。在此基础上提出另一种利用FFT进行能量积累的伪码捕获方法 ,该方法相对一般相关可对多普勒进行补偿 ,并可得到时延

一种相位调制激光多普勒频移测量方法

对相位调制拍频信号随信号光频率变化规律进行分析,发现拍频信号相位参量的频谱包含两个在值域上彼此分开的单调边缘,表明利用拍频信号的相位参量可以进行多普勒频移测量.如果利用拍频信号振幅参量对出射激光进行工作点锁定,其多普勒频移测量范围是Fabry-Perot干涉仪边缘技术的两倍.理论分析拍频信号振幅和相位参量的提取方法,表明基于此拍频信号相位参量的测量方法无需进行信号光能量检测,与Fabry-Perot边缘技术方法相比,结构更简单,且少了一条外部噪音混入的通道.为了对该多普勒频移测量方法定量分析和参量优化,利用误差合成原理以及计算机仿真,推导出其测量误差公式.根据测量原理搭建了实验系统,用频率可调光纤激光器的输出光模拟多普勒频移信号光进行测量,结果表明鉴频参量及其误差分布曲线的测量结果与理论分析相符合.

电离层不同传播模式信号多普勒频移的实验研究

介绍了试验采用的设备和工作参数。依据试验数据,统计分析了电离层不同传播模式信号的多普勒频移、射线距离、信号强度、能量频谱的距离展宽和频率展宽,给出了不同传播模式信号多普勒频移、射线距离和信号强度间的比较结果。最后通过分析电离层不同传播模式信号多普勒频移与射线距离间的变化关系,得到了对不同传播模式多普勒频移变化规律的一些新的认识。

基于双声光移频器的外差式激光多普勒测振计

分析了单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计中声光移频器驱动信号的频率稳定性和信号功率对待测振动信号的影响.为了降低声光移频器驱动信号频率漂移的影响,提出双声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计,并基于直接数字频率合成技术,以相位噪音低、初始相位可控的芯片AD9912为核心器件,完成了声光移频器驱动信号生成及处理模块的设计.开展了双声光移频器组成的外差式激光多普勒测振计的振动测量实验,结果表明,驱动信号生成装置可以驱动声光移频器正常工作,且测振计的本底噪音在0～10kHz频带范围内呈现平坦分布,0～1kHz频段内噪音得到明显抑制,较单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计有显著改善.

卫星通信中多普勒频移的快速捕获

本文提出了一种适用于低轨卫星扩频通信系统的多普勒频移快捕方法 .该方法基于数字匹配滤波器及自动频率控制环路 ,利用数字匹配滤波器的PN码快捕特性及其输出主相关峰值对频偏的敏感性 ,缩短多普勒频移的捕获时间 .论文首先推导了多普勒频移的平均捕获时间表达式 ,然后根据数值分析结果得到了准最佳捕获判决策略 。

一种移动环境下的信噪比估计算法及其在多普勒频移估计中的应用

利用移动信道的功率谱特性,提出了一种基于谱分析的平均信噪比估计算法,其实现可以利用FFT(fastfouriertransform),从而有效节省了运算资源。其次结合噪声环境下多普勒频移的理论偏差,提出了基于信噪比估计的改进方法。计算机仿真表明,在一般通信系统的工作信噪比范围,文章的信噪比估计方法具有较高的估计精度,而且基于信噪比估计的改进多普勒频移估计方法在各种移动速度和信噪比下都表现出较高的估计精度。

移动通信中一种精确的多普勒频移估计方法

该文利用有效到达径上信道参数的估计值,统计其包络的电平通过率(Level Crossing Rate,LCR),据此估计出时变多径信道的多普勒频移。同时还在理论上分析了噪声环境下LCR方法的估计偏差,进而提出了精确的改进方法,使得通信系统在各种移动速度和信噪比下都具有较高的估计精度。