针对eLORAN系统窄带干扰的权函数陷波算法

针对增强型罗兰(eLORAN)系统的带内干扰问题,该文基于陷波滤波器(NF)原理提出一种抗带内窄带干扰的自适应权函数陷波算法(WF-NF)。首先,该文分析讨论了NF算法在eLORAN系统中的适用性及检测频差引起的伪收敛问题;之后通过增加频差权函数,推导出新的WF-NF算法,解决了固有频差导致的陷波逻辑缺陷;随后,提出梯度跳跃收敛优化技术,改进了权系数收敛速度过慢的问题;最后,通过多种环境下的实验验证了算法的稳定性、多元适用性及实用性。分析结果表明,WF-NF算法能够克服检测频差的实际问题,实现高效的干扰跟踪及滤除,同时也可以补偿干扰检测精度,进而为后续的信号处理流程提供保障。

国际eLoran发展现状与我国罗兰C现代化的技术分析

讨论并分析了在目前GNSS广泛应用的背景下,罗兰系统所面对的挑战和机遇。对增强罗兰技术的国际现状作了一定的介绍和分析,并对我国罗兰C系统进行现代化改造的需求和可行性进行了简单分析。结论表明,罗兰C系统作为GNSS的备份增强系统进行改造和建设是必要可行的。

基于天波重构技术的eLORAN信号周期识别算法

针对增强型罗兰(eLORAN)系统在信号处理中的核心问题——周期识别,该文提出一种应对强天波干扰及低信噪比(SNR)等恶劣环境的联合算法。该方法首先在改进窗函数的基础上利用频谱相除技术估计信号特征参数,并根据大数理论的思想实现了天地波识别;其次,提出天地波时延差及幅度比的自适应2阶网格搜索匹配算法,在节省计算量的同时准确重构并去除天波;最后利用伪地波信号准确实现周期识别。仿真结果分析表明,该算法能够成功地克服现有技术中的一些弊端,实现小时延差及大强度天波干扰下的天波识别及分离,同时结合频谱相除技术的稳定性极大提高周期识别的正确率,进而为后续解调解码等流程提供保障。

基于非线性最小二乘估计的eLoran/INS/磁传感器组合导航方法

为实现不依赖GNSS系统的高精度导航系统,提出了一种基于非线性最小二乘估计的eLoran/INS/磁传感器组合导航方法。利用INS/磁传感器等传感器稳定性好,高频噪声低的特点,降低eLoran导航系统受传播路径影响导致的定位误差;同时所提方法可以校准其它传感器的零点偏移。首先利用INS系统估计载体当前的状态(包括姿态、位置),再通过高斯-牛顿法,求解载体状态的最小二乘解,从而使各物理量(磁场矢量、重力矢量和位置)在当前估计的载体坐标系内计算的数值与传感器的测量结果之间误差达到最小。最后,利用传感器的零点偏移在误差项中变化缓慢的特点,通过低通滤波估计零点偏移并进行校准。所提方法具有运算量小,解算精度高的特点。仿真试验结果显示所提出方法可将罗兰导航系统定位误差从100 m提高至6.1 m(2σ),证明了该系统具备独立于GNSS系统提供高精度导航定位的潜力。

eLoran系统新型数据调制/信道编码方案设计与评估

增强型罗兰(eLoran)系统是精确时频信息的一个重要来源,且为全球卫星导航系统(GNSS)的有效备份.本文针对目前eLoran信号调制方式较单一,数据传输速率低的问题,同时为充分运用时频资源、扩大信息播发数据量与应用范围,提出一种提高信号信息携带能力的调制方式和具有更高编码增益的信道编码方式.新型的脉冲调制方式增加仅用于数据传输脉冲组的调制方式,可实现40~200 bps的传输速率.仿真实验表明,数据信息长度为215 bit左右,LDPC编码方式能够较好地兼顾编码增益和信号帧长.

eLORAN系统的GRI组合设计研究

针对增强型罗兰(eLORAN)系统增补发射台站建设中的组重复周期(GRI)选择问题,该文主要从数学的角度出发,提出一种基于交叉干扰率的筛选算法。该算法首先考虑了最小可用组重复周期以及秒信息量的要求,并在此基础上通过比较与临近的罗兰C台站间的相对交叉干扰率进行1次筛选;之后通过排列组合进行两两比较并2次筛选;最后,综合考虑数据率要求、系统规范、无交叉干扰等条件,得到最优组重复周期组合。随后,鉴于新型eLORAN系统的高精度授时要求,在GRI最优组合中进行了优选。分析结果表明,该方法得出的优选组合的平均交叉干扰率与现有导航台链相当,同时可兼顾授时需求,可以为高精度地基授时系统建设提供参考性建议和理论依据。

eLoran噪声误差模型及产生方法研究

增强罗兰(eLoran)系统具备与全球卫星导航系统(GNSS)的互补性,使其成为最佳备份系统.接收机通过测量到达时间(TOA)进行定时与定位,噪声是影响eLoran信号TOA精度的重要因素,而噪声中高斯白噪声(WGN)又是普遍存在的.本文首先基于最大似然估计(MLE)方法推导了WGN下的TOA误差模型,其次采用线性同余法与Box-Muller变换对法相结合生成WGN,仿真分析了WGN的时、频域特性,最后利用产生的噪声模拟出TOA测量误差,并与理论TOA模型进行比较.结果表明:理论误差模型与仿真TOA值误差吻合,验证该研究的TOA测量误差模型和产生噪声的正确性,研究成果可为eLoran信号的TOA误差模型和模拟器中噪声产生提供参考,促进eLoran系统应用发展.

eLoran与导航安全

随着全球卫星导航系统(GNSS)的深度应用,其系统固有的脆弱性逐步凸显,引起国际社会的重视,建立强健的备份系统已成为国际社会的共识。本文通过一些实际案例,指出GNSS当前存在的一些问题,并结合当前国际相关观点和部分国家的政策,对GNSS系统备份方案的必要性和潜在方案进行探讨研究。

基于循环生成对抗网络的增强罗兰信号生成

在信号生成算法中,需要大量标记信号样本用于网络训练,但通常携带电文信息标记的信号难以批量获取。针对此问题本文提出一种基于循环生成对抗网络和迁移学习的方法,实现了无需大量信号及对应电文作为标记的增强罗兰信号生成,并使用迁移学习在少量实测信号情况下快速生成。循环生成对抗网络的结构包括两个生成器和两个判别器,利用无需一一对应的增强罗兰信号和电文数据集,使生成器学习到两个数据集之间的相互转换关系,实现输入电文数据可以生成与之相对应的增强罗兰信号,并且针对增强罗兰信号的特性,使用一维卷积、残差网络、自注意力机制对网络模型进行改进。实验证实,生成信号与实测数据的均方误差为0.0153,平均皮尔逊相关系数为0.9843,且所含电文信息准确率为99.02%。本文在PSK、ASK、FSK数据集上验证了算法,实验结果表明生成的信号满足预期,为未知参数的信号调制和解调提供一种新的思路。

增强罗兰系统差分技术研究

增强罗兰系统中,电波传播误差是影响定位/授时精度的主要因素。在分析罗兰C定位误差基础上,阐述了采用差分罗兰提高局部区域性能的基本原理及其系统组成,详细论述了差分修正量生成、基于罗兰数据通道(LDC)的差分电文发播、差分电文设计以及用户差分处理的技术实现途径,并通过试验验证了差分罗兰技术体制和性能提升效果,为增强罗兰系统工程应用奠定技术基础。

国家综合PNT体系中的罗兰C导航系统

根据国际、国内构建国家综合定位、导航和授时(PNT)体系和国外增强罗兰(Enhanced Loran-C navigation system,eLORAN)技术及其应用进展情况,分析讨论罗兰C导航系统(远程、低频、脉冲相位距离双曲线导航系统)的eLORAN现代化进程,探讨采用分布式局域eLORAN监测差分站技术,获取并发送实时发播时间改正、系统信号完整性以及地波二次相位因子(ASF)改正等相关信息到用户终端,提升罗兰C导航系统的PNT精度及其服务品质。此外,特别提出研制用户终端的小型化、模块化、智能化、芯片化工作,对拓展国产罗兰C系统应用和建设国家综合PNT体系的重要性。

增强罗兰导航技术的研究现状和进展

传统罗兰C曾是海上的主要无线电导航手段,随着技术进步,近年来发展了增强罗兰C技术。本文首先介绍了增强罗兰技术的国内外发展情况,然后将国外对增强罗兰C的定义、增强差分罗兰C技术以及小型化罗兰C发射系统做了详细描述,指出增强罗兰C系统可以作为卫星导航系统重要备份和补充手段,在航海导航中发挥独特作用。

增强罗兰导航授时系统应用及发展

依据国家未来建设综合PNT体系的需求,增强罗兰(eLoran)系统作为GNSS有效备份已具备信号高功率、强抗干扰性、地面系统易维护和服务高精度等互补特点。但我国eLoran建设进程和关键技术革新与国外相比较为滞后,因此,通过对当前各国eLoran系统建设现状的梳理,总结归纳了eLoran系统的主要关键技术,探究了国内eLoran系统发展存在的问题和与国外系统的差距。分析表明,国内系统现有服务性能指标仍有相当的提升空间,并结合当前国内系统发展特点提出未来eLoran系统发展的建议。

增强罗兰授时差分站的时间统一技术

差分技术能将增强型罗兰授时系统微秒量级授时准确度提升至100 ns以内,原理是利用分布全国的差分增强站生成罗兰授时偏差修正量并实时广播给用户。授时偏差修正量的产生需要各差分增强站的时钟信号溯源至标准时间且保证与标准时间偏差小于10 ns(68.26%)。为满足这一工程建设需求,本文提出了一种基于标准时间复现技术的分布式节点时间同步方案,该方案具有低成本、高可靠、高精度、无人值守等工程应用特点,可以满足覆盖我国国土区域的应用需求。为检验该方案,建立了试验系统,在零基线、短基线和长基线等试验条件下均能获得与标准时间UTC(NTSC)偏差小于10 ns(95.44%)的信号,同时还能实时提供该信号与标准时间的偏差值,为系统完好性自主监测提供支持。

自适应滤波器抑制罗兰C接收机中噪声技术

针对目前罗兰C接收机用模拟滤波器抑制噪声方面的缺陷,将基于LMS算法(最小均方准则)的自适应谱线增强器应用于抑制罗兰C接收机中噪声,并且与用Remez算法设计的FIR滤波器进行比较。通过仿真得到,自适应谱线增强器比Remez算法设计的FIR滤波器的滤波效果要好得多。

基于FTF算法的自适应谱线增强器在罗兰-C信号处理中的应用

针对最小均方误差(LMS)算法的自适应谱线增强器收敛速度慢的缺点,将快速横向滤波(FTF)算法的自适应谱线增强器应用于罗兰-C信号中随机噪声的抑制。经过仿真验证,结果表明,FTF算法自适应谱线增强器具有收敛速度快,输出均方误差小的优点,能够克服LMS算法的不足,用来抑制罗兰-C信号中的随机噪声是可行的。

增强型罗兰信号周期检测方法

增强型罗兰接收机的脉冲信号周期检测准确性直接影响其导航定位与定时精度。针对现有周期检测方法的不足,以线性数字平均提高信噪比为基础,采用峰峰比检测法和极性判决法实现对脉冲信号的联合检测,通过仿真验证了该方法的有效性和抗噪性能,为现代化数字增强型罗兰接收机的高精度导航定位与定时奠定了基础。

增强型罗兰信号传播覆盖范围分析

增强型罗兰信号在空间传播中,受地形起伏及地貌变化的影响,信号场强呈现局部衰落特性,通过仿真分析产生这种衰落的原因,给出我国西部地区新建三个增强型罗兰发播台的信号覆盖范围,为发播台的布局提供依据。

增强型罗兰发射机典型比较电路分析与仿真

比较电路在增强型罗兰固态发射机电路中使用广泛,尤其在幅度、定时控制以及故障检测中,比较器电路往往起到重要作用,是固态发射机输出稳定、精准的导航授时信息的关键。掌握这些典型电路对于提高发射机运维能力很有帮助,文章针对不同比较电路的典型应用场景展开分析,并利用LTspice软件对分析结果进行了仿真验证,验证结果显示该方法对于开展板级电路故障诊断和维修有一定的指导意义。