《無線電導航系統(tǒng)信號接收技術》圍繞擴頻導航微弱信號同步理論與觀測量提取等關鍵技術問題進行了全面深入的研究，重點研究了信號捕獲、信號跟蹤、觀測量提取、天波干擾消除和非高斯干擾抑制等技術。海洋無線電導航系統(tǒng)屬于陸基無線電導航，系統(tǒng)工作在中短波頻段，采用擴頻體制，利用直達波的傳播延遲進行測距定位。
《無線電導航系統(tǒng)信號接收技術》可作為導航、制導與控制專業(yè)教學用書；也可供從事無線電導航、信號檢測與估計等領域的專業(yè)人員和有關專業(yè)院校師生參考。
《無線電導航系統(tǒng)信號接收技術》看點： 詳述擴頻導航微弱信號同步理論； 嘗試解決觀測量提取關鍵技術； 重點研究了信號捕獲和信號跟蹤； 探討了天波干擾消除和非高斯干擾抑制等技術。
目前，世界各國在大力發(fā)展衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的同時，都在繼續(xù)發(fā)展陸基無線電導航定位系統(tǒng)。與衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)相比，陸基無線電導航定位系統(tǒng)具有成本低、維修方便等特點，同時，各種先進的技術也逐漸被應用于陸基無線電導航定位系統(tǒng)，以提高陸基無線電導航定位系統(tǒng)的性能。
本書研究的海洋無線電導航系統(tǒng)即為一種新型的陸基無線電導航定位系統(tǒng)，其采用了先進的擴頻體制，主要應用于海洋開發(fā)、船舶航行等領域，為載體提供高精度定位信息。系統(tǒng)工作在中短波頻段，存在著大氣噪聲、天波干擾、遠近效應等。本書集中討論了系統(tǒng)信號傳播特性與接收機信號同步方法，包括地波信號的捕獲、跟蹤，天地波的分離，非高斯干擾的抑制，觀測量的提取等，并給予了實現(xiàn)及試驗驗證。
作者用了七年的時間參與完成了海洋無線電導航系統(tǒng)的設計，主要負責接收機基帶信號處理，特此將這些年研究成果著成本書與讀者共享。這里要特別感謝哈爾濱工程大學的孫楓教授、郝燕玲教授和徐定杰教授對本書的具體指導，感謝趙丕杰博士、郭少彬博士、劉洋博士對本書部分章節(jié)的著作提供的幫助，還要感謝課題組其他成員對本書所提供的幫助和支持。
由于作者的水平有限，本書難免存在一些缺點和不足之處，請讀者批評指正。
作者
2009年8月
第1章 海洋無線電導航系統(tǒng)概述
1.1 引言
1.2 系統(tǒng)工作原理
1.3 系統(tǒng)組網(wǎng)方式
1.3.1 擴頻技術的理論基礎
1.3.2 擴頻的處理增益和抗干擾容限
1.3.3 擴頻系統(tǒng)中的偽隨機碼
1.3.4 DS-BPSK調制技術
1.4 系統(tǒng)組成
1.4.1 岸基導航臺
1.4.2 導航接收機
1.5 本書內容安排
參考文獻
第2章 信道特性
2.1 地波傳播特性
2.1.1 單一路徑條件下地波場強計算
2.1.2 混合路徑條件下地波場強計算
2.1.3 地波信號時延計算與分析
2.2 天波傳播特性
2.2.1 電離層的組成
2.2.2 天波場強計算與分析
2.2.3 天波時延計算與分析
2.3 大氣噪聲特性
2.3.1 大氣噪聲電平
2.3.2 大氣噪聲模型
2.4 干擾情況分析
參考文獻
第3章 地波信號捕獲技術
3.1 基于平方和檢測器的偽碼捕獲方法
3.1.1 捕獲結構數(shù)學模型
3.1.2 捕獲性能分析
3.2 局部最佳檢壩4器原理
3.3 基于LOD的偽碼捕獲方法
3.3.1 觀測信號模型
3.3.2 基于LOD的偽碼捕獲結構
3.3.3 性能仿真分析
3.3 未知噪聲模型下偽碼捕獲技術
3.3.1 未知噪聲的最大熵：PDF估計算法
3.3.2 基于分數(shù)最大熵PDF估計的IOD捕獲結構
3.3.3 性能仿真分析
3.4 信號捕獲策略
3.4.1 大步進串行捕獲
3.4.2 捕獲判定策略
3.4.3 一種自適應門限設計方法
參考文獻
第4章 信號跟蹤技術
4.1 偽碼跟蹤方法
4.1.1 全數(shù)字非相干DDI上
4.1.2 復雜信道下的偽碼跟蹤性能
4.1.3 一種多相關值定寬擬合抗干擾偽碼跟蹤方法
4.2 載波跟蹤技術
4.2.1 載波頻率跟蹤
4.2.2 載波相位跟蹤
4.2.3 動態(tài)環(huán)境下載波跟蹤技術
4.2.4 信息解調技術
4.3 環(huán)路測量誤差
4.3.1 DDIL環(huán)測量誤差
4.3.2 FIL環(huán)測量誤差
4.3.3 PIL環(huán)測量誤差
4.4 最佳帶寬設計
參考文獻
第5章 天波干擾抑制技術
5.1 天波信號的快速捕獲技術
5.1.1 迭代信息傳遞算法
5.1.2 基于IMPA算法的天波捕獲
5.1.3 性能仿真與分析
5.2 干擾消除技術
5.2.1 多用戶檢測技術
5.2.2 串行干擾抵消技術
5.2.3 串行干擾抵消數(shù)學模型
5.2.4 串行干擾抵消方案
5.2.5 串行干擾抵消性能分析
參考文獻
第6章 非高斯干擾抑制技術
6.1 引言
6.2 ADP干擾抑制技術
6.2.1 ADP干擾抑制結構
6.2.2 性能仿真與分析
6.3 FADP干擾抑制技術
6.3.1 頻域幅值處理的具體結構
6.3.2 性能仿真與分析
參考文獻
第7章 接收機的實現(xiàn)
7.1 基帶信號處理總體結構
7.2 FPGA電路設計
7.2.1 本地偽碼產生模塊
7.2.2 本地載波產生模塊
7.2.3 數(shù)據(jù)相關處理模塊
7.2.4 天波干擾抵消模塊
7.3 DSP軟件設計
7.3.1 信號同步軟件總體結構
7.3.2 地波信號的捕獲
7.3.3 信號的跟蹤
7.3.4 天波干擾消除
7.4 觀測量提取技術
7.5 試驗數(shù)據(jù)與分析
7.5.1 地波信號的捕獲
7.5.2 地波信號的跟蹤
7.5.3 天波干擾的抑制
7.5.4 觀測量提取
7.5.5 接收機長時間航行試驗數(shù)據(jù)分析
附錄A
附錄B
附錄C
海洋無線電導航系統(tǒng)工作在中短波頻段，利用地波進行定位，在此頻段內，大氣噪聲強，存在天波干擾、遠近效應、多徑效應，信道特性復雜，對海洋無線電導航系統(tǒng)微弱信號接收技術的研究，需要了解信號傳輸信道特性及工作區(qū)域內存在的干擾及噪聲情況，在此基礎上才可以進一步研究微弱信號接收技術。
2.1 地波傳播特性
海洋無線電導航系統(tǒng)工作在中短波頻段，在這一頻段上，信號可由兩條路徑到達導航接收機：一種是沿地表傳播的表面波，另一種是電波以某一仰角射向電離層，經過反射后到達接收機的空間波�？臻g波可以經電離層一次反射到達接收機，也可以經多次反射到達。由于在海洋無線電導航系統(tǒng)中，主要依靠地波進行精確定位。因此，地波信號的傳播特性是針對信道特性研究的重要理論基礎之一。
在地波信號傳輸過程中，影響其傳播的主要因素有兩點：一點是地波信號場強垂直分量；另一點是地波信號時延。地波信號場強是無線電導航系統(tǒng)設計與實現(xiàn)過程中的一個重要的技術指標，它決定了系統(tǒng)的工作范圍、接收機設計的靈敏度和動態(tài)范圍；而地波信號則時延決定了無線電導航系統(tǒng)發(fā)射機、接收機之間的路徑傳播時延精度。因此，地波信號場強及時延的計算是整個系統(tǒng)的理論基礎，采用正確的方法準確估算出地波信號的場強及時延能夠有效的提高無線電導航系統(tǒng)測距及定位精度。
對于工作在中短波段的海洋無線電導航系統(tǒng)來說，其所處環(huán)境惡劣復雜，地波信號在傳播過程中不僅要沿光滑海平面、粗糙海平面?zhèn)鞑�，往往還要經過不同的陸地、島嶼等。不同的傳播介質，對場強水平分量的吸收程度也不相同。這就為地波信號場強的計算帶來了困難。從工程應用的角度出發(fā)，地波信號傳播介質一般不唯一，因此混合路徑條件下地波場強的計算是無線電導航系統(tǒng)設計過程中的一個現(xiàn)實問題。相對而言，單一路徑條件下地波信號場強的計算是混合路徑條件下地波場強計算的基礎。因此，本小節(jié)將按照先單一路徑，后混合路徑的順序論述地波場強的計算方法，并給出仿真分析。
2.1.1 單一路徑條件下地波場強計算
就單一傳播路徑來說，采用的場強計算方法主要有兩種：一種是將傳播路徑等效成單一電導率的均勻光滑平面的方法，可以稱之為“等效電導率法”；另外一種則是本節(jié)將作重點闡述的以求取地波衰減因子為主要內容的計算場強的方法。相對“等效電導率法”，本節(jié)介紹的方法具有思路明晰、精度高、特別適用于工程計算等優(yōu)點，因此被廣泛采用。
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