机载GNSS-R海面风场反演信号处理方法研究

在机载GNSS-R海面风场反演应用中,针对反射信号通常采取1 ms的相干积分和1 000次的非相干累加,但相干积分时间的选择并没有经过充分的讨论,尚不明确1 ms是否为最佳的相干积分时间,低海况时1 000次的非相干累加结果在时延功率曲线拖尾处仍存在明显噪声,难以满足观测灵敏度需求。针对这两个问题,通过比较不同相干积分时间处理后的信噪比,并从机载几何关系与散射功率分布的角度分析并论证了最佳相干积分时间为1 ms;针对不同的海况,以时延功率曲线拖尾处最终的信噪比为评判标准,给出了具体的相干-非相干累加方案,仿真结果表明,低海况时的信噪比提升了7～16dB。

星载GNSS-R海洋遥感载荷高灵敏度信号处理方法

目前,GNSS-R海洋遥感反射信号处理大多采取1 ms相干积分和1000次非相干累加的信号处理方法,但1 ms是不是最佳的相干积分时间尚待商榷,1000次的非相干累加次数也并没有参考当前海况,而且很难满足星载情形的高灵敏度需求。针对这两个问题,文中分析了各风速下散射信号功率几何分布与多普勒带宽之间的关系,论证了最佳相干积分时间为1 ms,同时基于当前海况,以时延功率曲线拖尾处最终的信噪比为评判标准,给出了具体的相干积分-相干累加-非相干累加方案。仿真结果表明,该方法相比传统方法,信噪比提升了17~20 d B。

高灵敏高动态超紧组合跟踪方法探讨

针对高动态弱信号场景下GNSS接收机难以实现跟踪的问题,提出一种高灵敏、高动态GNSS/INS超紧组合跟踪方法:用INS辅助载波跟踪环去除环路中大部分动态,接着加长相干积分时间以提高信噪比,并利用FFT鉴别弱信号频率,从而实现对高动态、弱信号的跟踪。实验结果表明:用低精度IMU在弱信号场景下逐渐增加动态,高灵敏高动态跟踪环路可以跟踪的最大动态均远远大于高灵敏环路可以跟踪的最大动态;该方法可显著提升环路的动态跟踪性能,使得高灵敏高动态环路可以在弱信号、高动态情况下正常跟踪。

相位噪声对Cn频段导航信号载波相位测量精度的影响分析

Cn频段(5010~5030 MHz)是除L频段外唯一受国际电联(ITU)保护的导航频段,也是当前转发式系统的试验频段,在Cn频段开展导航业务可解决目前L频段所面临的频谱拥挤和易受干扰等问题。转发式卫星导航试验系统要实现“分米级定位,纳秒级授时”的目标,需要利用载波环进行高精度测距。相比L频段,Cn频段落地电平较低,更易受干扰,因而针对Cn频段导航信号进行载波相位测量精度的影响分析至关重要。本文首先研究了相位噪声的生成方法,接着利用锁相环的线性模型研究了输入端、内部振荡器相位噪声对锁相环跟踪精度的影响,分析了噪声带宽、相干积分时间对PLL相位抖动的影响,对于后续接收机的设计具有较强的借鉴意义。最后通过实测信号验证了噪声带宽对锁相环跟踪精度的影响。研究结果表明:相位噪声会引起环路明显的相位抖动,频率白噪声和频率随机游走噪声所引起环路的相位抖动随噪声带宽Bn先递减后递增,随相干积分时间T而递增。本文结论为后续C频段接收机的设计实现提供了有价值的借鉴。