航天器DOR信号本地相关处理的建模与仿真

详述了DOR（差分单向测距）信号的本地相关处理方法。首先根据轨道预报确定先验时延模型值,利用高精度频率估算方法估计航天器DOR信号的星上发射频率,然后通过时延模型值与频率估计值构造DOR本地模型信号,再将此模型信号分别与测站接收的DOR实测信号进行互相关运算,提取相关相位,解算高精度时延观测量。推导了DOR信号本地相关处理的数学模型,通过信号仿真验证了该方法的有效性,在仅考虑系统噪声影响与轨道预报误差的条件下,仿真时延测量精度达到0.1 ns,为深空航天器精密轨道测量提供了一种可借鉴的技术方法。

嫦娥三号探测器DOR信号本地相关处理与定轨验证

嫦娥三号(CE-3)探测器在我国首次正式使用了X波段差分单向测距(DOR)信号,未来深空探测器将沿用这一信标体制.本文针对DOR信号特点研究了不同于常规VLBI信号处理的本地相关处理方法,并用于CE-3环月段DOR信号的干涉处理.经过带宽综合、射电源校正,获得了高精度较差差分单向测距(Delta-DOR)时延,并成功将测量结果用于探测器定轨.本地相关获得的DOR信号的相位噪声明显小于现有相关处理机,定轨获得的星历与工程中的精密星历差异约为20m,等效时延残差约0.4ns.相比于常规的VLBI信号相关处理机,本地相关更适合于弱信号的处理,可以用于我国未来月球与深空探测项目.

嫦娥一号卫星撞月时刻与坐标精确分析

针对CE-1卫星精确的撞月时刻与撞月点坐标,首先通过探测器载波信号的本地相关处理技术,精确分析了载波信号在VLBI各测站的消失时刻,进而推算了卫星的撞月时刻;通过实时单向多普勒频移测量的事后分析,核实了卫星撞月过程中的飞行姿态演化;最后结合VLBI互相关时延与测距资料,经定位归算确定撞月点坐标。分析表明,CE-1卫星撞月时刻的误差为±5μs,撞月点坐标月面切向和三维定位误差分别约为0.274km和0.319km(1σ)。

深空探测单向差分测距几何时延仿真及计算

本地相关处理方法对单向差分测距(DOR)时延模型精度的依赖远高于常规甚长基线干涉测量(VLBI)时延模型,时延模糊度消除的难度也较高,目前这一方法还未在中国深空探测工程中实现。文章研究了DOR几何时延的计算方法,采用仿真和实测两种方法进行正确性验证。利用仿真DOR几何时延以及DOR信号,采用本地相关方法,获得DOR时延观测量,与仿真实际时延差别小于0.2ps。使用"嫦娥二号"卫星的轨道数据分别计算了DOR几何时延和VLBI几何时延,并做了相应转换。DOR时延与VLBI时延经转化后,吻合在几十皮秒量级。文章验证了DOR时延计算方法的正确性,成果可用于未来月球、火星、金星等深空探测器的DOR射电干涉测量。

用于电力线通信系统的OFDM定时同步算法

为了提高电力线通信在恶劣的电力线信道下通信的可靠性,提出了一种新的正交频分复用(OFDM)定时同步算法。该算法在本地相关法的基础上,对Schmidl算法和Park算法的定时函数的计算过程进行改进,实现信号的定时同步。基于MATLAB软件的仿真结果表明,与Park算法相比,所提算法在低信噪比的加性高斯白噪声信道和电力线信道下,都能获得更加精确的定时同步结果,并且所提算法的计算量更小。并在实验室220 V交流电力线的环境下,验证了所提算法的可行性。

一种新的无线超宽带(UWB)接收机及其与RAKE接收机的比较

本文提出一种新的UWB接收机。该接收机采用最大似然算法从接收信号中获得本地相关函数,从而改善了接收匹配滤波器的输出性能。与传统的RAKE接收相比,该方案减少了由于信号不匹配引起的接收能量的损失,同时无需对信道参数进行估计,使实现方法更加简单。仿真结果表明该方法在低信噪比下性能与RAKE接近,在高信噪比下明显优于RAKE的性能。

一种快速DOR信号提取方法及其软件实现

为了实现对深空探测器发射的DOR信号的射电干涉测量,可以采用单站接收信号与本地模型信号进行本地相关处理的方法,提取DOR信号的幅度和相位。本文考察了一种基于线性相位模型计算的快速DOR信号提取算法,采用并行编程技术,开发了算法验证软件。利用该软件对嫦娥二号DOR数据的处理结果表明,在4核普通商用计算机上可实现单站32 Mb/s数据的实时处理,0.5 s积分时间内DOR信号相位精度可达到2°左右,频率精度约为20 mHz。

应用我国再入返回飞行器服务舱探测到较强月球电离层信号

月球电离层的存在是一个具有争议性的问题.迄今为止,前苏联、美国、欧洲和日本先后采用掩星及就位观测手段对月球电离层进行了探测,探测结果存在一定差异.为探测及研究月球电离层,利用我国月球探测工程再入返回飞行器服务舱在地面测量站开展了自主的S/X相干双频掩星观测.本文采用本地相关处理方法提取各频点连续精确的相位信息,初步获得了月球电离层电子柱浓度的探测结果,证实了月球电离层的存在,同时提出了新问题:为什么存在如此强的月球电离层?