北斗反射信号软件接收机的设计与实现

通过对GNSS(global navigation satellite system)反射信号软件接收机和硬件接收机进行对比分析,提出北斗反射信号软件接收机的结构及模块,包括接收直射和反射信号的天线、四通道射频前端、采样量化变换器和数据处理工作站。设计实现北斗导航卫星反射信号处理软件的实现方法及软件整体流程,给出捕获及跟踪两大主要模块的详细流程及处理方法。进行海面测高的岸基实验,通过与实际海面高度的对比验证了软件接收机系统的实用性。     

岸基北斗IGSO卫星反射信号相位测高

针对全球导航卫星系统反射信号的特性和我国北斗导航卫星系统反射信号在海面测高应用上的特点,证明了利用北斗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星反射信号对湖面和海平面进行岸基载波相位测高的可行性。实验分湖面和海面2组进行研究,用相位测高结果与实际测量结果对比的均方根误差(RMSE)描述测高结果的精度。在湖面岸基实验中,接收天线到湖面的相对高度为5.2m,IGSO7和IGSO10卫星相位测高结果的RMSE值达到厘米级,分别为3.23cm和4.98cm。在海面岸基实验中,海面的潮位高度差约2m,利用相位测高结果可以反演海面潮位。IGSO8卫星相位测高结果的RMSE为17.96cm,IGSO9卫星相位测高结果的RMSE为15.27cm,IGSO10卫星相位测高结果的RMSE为16.38cm。通过分析IGSO卫星仰角的变化,发现较大的卫星仰角变化率可以提高相位测高的结果的精度。     

GNSS海洋反射信号软件模拟器设计

在GNSS-R海洋遥感探测中,机载试验是一种重要手段。针对GNSS-R机载试验需要耗费巨大人力、物力以及可重复性差的问题,研究并设计了一种反射信号软件模拟器,介绍了模拟器的总体结构、流程图、关键参数、主要模块及用户界面。该模拟器在GNSS直射信号模拟器的基础上,在直射通道之外并行增加了反射信号通道。通过分析导航卫星反射信号的特点,并利用基于Z-V模型的GNSS海洋反射信号模型,配置机载GNSS海洋反射信号的时延、功率和多普勒频率等参数,从而模拟产生多颗星的多条反射信号。该模拟器可分别生成直射、反射信号两个数字中频文件,直接送入GNSS-R软件接收机进行接收处理。实验结果表明GNSS-R软件接收机的接收处理结果与设定的基于Z-V模型的相关功率曲线的相关系数为0.9977,模拟器产生的反射信号与真实信号相关特性几乎一致,能根据用户输入的不同参数模拟输出导航卫星反射信号。     

传输线信号完整性的反射分析

针对高速电路系统的传输线信号完整性问题,通过对高速电路PCB上传输线等效电路的分析,给出了信号传输时产生反射现象的原因;介绍了常用的消除反射的方法,即选择均匀传输线、采用合适的拓扑结构布线和阻抗匹配法,指出阻抗匹配法可解决信号传输的反射现象;阐述了源端阻抗匹配法和负载端阻抗匹配法消除反射的原理和适用条件。针对时钟电路中的反射问题,采用PADS/Hyperlynx软件对阻抗匹配法进行仿真,结果表明,阻抗匹配法能够改善信号传输的反射现象。     

传输线信号完整性的反射分析

针对高速电路系统的传输线信号完整性问题,通过对高速电路PCB上传输线等效电路的分析,给出了信号传输时产生反射现象的原因;介绍了常用的消除反射的方法,即选择均匀传输线、采用合适的拓扑结构布线和阻抗匹配法,指出阻抗匹配法可解决信号传输的反射现象;阐述了源端阻抗匹配法和负载端阻抗匹配法消除反射的原理和适用条件。针对时钟电路中的反射问题,采用PADS/Hyperlynx软件对阻抗匹配法进行仿真,结果表明,阻抗匹配法能够改善信号传输的反射现象。     

基于LSTM的北斗卫星信号识别方法研究

为有效降低和抵御干扰对信号接收与定位的影响,提高导航系统的稳定性和可靠性,设计基于LSTM的北斗卫星信号识别与抗干扰方法,以无失真地利用BDS信号。对北斗卫星真实信源实施信号调制,获取卫星信号调制样式识别算法的输入信号。设计基于LSTM的卫星信号调制样式识别算法,模型为一个传统LSTM网络与CNN网络级联的新型LSTM网络,通过CNN网络能够实施I、Q数据间特征的提取,利用LSTM网络提取数据中时序特征,并对其特征进行融合,实现北斗卫星信号的识别。并设计结合空域抗干扰技术与时域抗干扰技术的空时自适应滤波约束算法,实现北斗卫星信号窄带与宽带干扰的共同抑制,以有效提高识别的效果。实验测试结果表明,设计方法的识别准确率整体较高,最高达到接近90%,抗干扰后输出信干比最高达到78.52dB。     

LimeSDR的低成本北斗三代导航信号模拟源设计

随着北斗三代卫星导航系统的建成,对接收机的需求也随之剧增。卫星导航接收机的研发与测试均离不开北斗三代导航信号模拟源。本文利用成熟的软件无线电(SDR)模块LimeSDR设计了一种低成本的北斗三代导航信号模拟源,可模拟生成北斗三代民用B1C卫星导航信号。该方案同时兼具成本低、体积小、携带方便、功耗低等诸多优点。     

基于反射机制的插件系统软件设计

为了提高软件的复用性和扩展性,缩短软件开发周期,提出了一种基于反射机制的插件系统软件设计思想.该软件系统通过一个独立的配置软件,不用编译源程序,就可以定制,修改和添加软件功能.软件系统的主要思想是基于反射机制实现插件,运用观察者模式来实现插件之间数据关系的解耦,并且用XML描述和表迭插件之间的关系以及插件的属性配置.基于该软件设计思想,设计了空间环境可视化软件系统,表明了其提高软件复用性和扩展性方面的有效性.     

北斗B1I信号的捕获算法

北斗B1I信号的捕获是北斗2代接收机的核心模块,它是基于码相位和多普勒频移二维搜索的过程.对于捕获模块,通常采用并行码相位搜索捕获算法来实现对空中可见卫星的捕获.针对信号较弱情况下的卫星捕获,采用了非相干累加与并行码相位搜索捕获相结合的方法.测试结果表明,该捕获算法能够有效快速地实现弱信号的捕获.     

基于北斗卫星通信的海洋监测系统研究

文章介绍了海洋立体监测系统的整体结构,依托北斗卫星通信系统,构建海洋与陆地信息之间的数据传输网 络;结合嵌入式技术、Zigbee 通信技术,通过太阳能与电池交叉供电,实现海面监测浮标网络子系统;水下以水声信道通信方 式,部署传感器监测子系统,从而达到对海洋水下多层次监测的目的。     

北斗高精度定位的地质灾害监测系统的设计

针对滑坡等地质灾害实时监测难,传统的灾害监测方法自动化程度低、灾害预警不及时等问题,设计了基于北斗的地质灾害监测系统.该系统主要由数据采集终端、数据传输层和软件端三部分构成.数据采集终端集成了树莓派、北斗定位模块、雨量计、温湿度传感器、摄像头模块等,并通过数据传输层将实时地质数据传输至云端,实现了数据自动采集与传输.系...     

基于北斗导航系统的无人机飞行监管系统设计

针对无人机空中管理存在的问题,研究开发一种由基于北斗定位的机载监测终端和飞行监管中心构成的无人机飞行监管系统.终端以低成本高可靠的STM32F407为控制单元,采用UM220北斗接收机获取无人机的状态信息,通过GPRS移动通信方式把状态信息回传到监管中心平台.在Visual Studio2010平台上以Visual Basic.NET语言开发监管中心平台,通过调用百度地图API,实现无人机的实时飞行监控,并将回传信息存入MySQL数据库.对利用北斗卫星导航系统实现无人机的监管具有一定的参考价值.     

基于北斗卫星的BGAN应急指挥监控系统设计

当前应急指挥系统平均响应时间过长,抗噪能力差。为解决上述问题,基于北斗卫星研究了一种新的BGAN应急指挥监控系统,针对系统的硬件和软件进行设计,系统硬件设计了采集模块、处理模块、通讯模块、指挥监控模块四部分,采集模块使用的采集芯片型号为AHD80H-9721,处理模块中加入了GDS110BB芯片,通讯模块选用型号为EXS2511芯片。在C/S结构上实现了通信报告功能和指挥服务功能。与传统应急指挥监控系统进行实验对比,结果表明,基于北斗卫星的BGAN应急指挥监控系统能够快速完成响应,指挥能力强,适用范围广,在噪声干扰状态下也可以稳定地运行     

基于Android的无源北斗船用导航终端的设计

主要介绍研究、设计一款基于北斗的船用导航终端,采用S3C6410 ARM11开发板、基于Linux内核的Android开源操作系统和无源北斗接收机。设计一个导航软件接收定位信息并提取定位数据,通过对定位数据和输入的航迹进行导航参数的分析和计算来实现导航。     

大洋数据管理与共享平台设计

随着对我国大洋调查的不断深入与拓展,大洋数据类型与数据量日益增多,大洋数据的服务需求也越来越迫切,实现大洋数据的科学有效管理与共享服务至关重要。本文通过分析总结大洋数据的特点与管理现状,结合工作实际,提出建设大洋数据管理与共享服务平台的思路,设计平台的总体框架,包括逻辑架构、物理架构、功能架构和技术架构,并提出平台的服务内容与服务方式。     

嵌入式系统辐射干扰对北斗接收性能的影响研究

北斗与GPS的卫星信号频段不同,一些固有的嵌入式系统设计又未改进,经常会出现系统辐射干扰影响北斗接收模块信号捕获灵敏度的情况。本文以北斗卫星导航系统的B1频点接收模块为例,介绍北斗接收模块的组成、嵌入式系统与北斗接收模块的关系;分析嵌入式系统造成的辐射干扰对北斗接收模块捕获灵敏度产生负面影响的原因,并总结出一些改进措施和设计中需要避免的情况。     

基于北斗/GPS的网络授时系统设计

针对电脑主机多采用BIOS内时钟而导致系统时间不精确的问题,提出一种基于北斗/GPS芯片的网络授时系统设计;该系统采用可编程逻辑器件(FPGA)作为主控芯片,接收北斗/GPS双模芯片提供的UTC时间码流,解码并通过网口发送到PC机上作为精准时间;同时多个设备间相互连接,实现多设备之间的数据传输,增强系统的稳定性和可靠性,传输速率可达100 Mbps;实验证明:北斗/GPS接收信号稳定,传输的时间信息准确,北斗/GPS所解时间信息误差不超过80 ns,设备与PC机100 Mbps传输速率误差在1~2 ms,系统稳定、可靠。     

北斗短报文与固定电话语音 通讯服务系统设计

北斗三号系统已于2018年12月完成建设,并开始提供全球服务,北斗短报文应用也即将覆盖全球。由于一些特殊环境并没有北斗系统专用的接收机,配备接收机也很不方便,为了使通信联络正常,基于北斗一号用户机数据接口2.1协议,以STM32系列单片机为数据处理单元,重点从系统硬件、软件两部分入手,对北斗短报文与固定电话语音通讯服务系统进行了研究与设计。该系统利用北斗电话网关实现北斗短报文与固话座机或移动电话的互联互通,解决了在没有接收机的特殊环境或者不使用接收机的情况下,无法进行正常通信联络问题,以及基于北斗短报文通信的安全性、可靠性、局限性问题,同时扩展了北斗短报文的通信应用范围。     

北斗卫星系统的森林火灾监测定位系统

本设计方案是基于北斗卫星导航系统来实现森林火灾预警、报警及定位功能。该系统采用太阳能供电,具有可靠性高、实时性强、免维护、方便扩展、功耗低、抗干扰能力强、准确度高、全天候监测等优点。系统通过扩展的3G模块实现远程视频监控及数据传输功能,通过系统中心的GIS平台实时查看各监测点数据,形成云图,有效提高了森林防火监测技术。