电离层网格辅助下卫星快跳频信号高效捕获算法研究

本文研究了一种基于电离层网格辅助的卫星快速跳频信号快速捕获算法，针对卫星抗干扰通信系统中的挑战。在卫星通信中，采用相干快速跳频技术可以显著增强信号抵抗转发式干扰和截获的能力。然而，电离层色散的存在对信号捕获过程构成了挑战，因为这种色散会导致信号在不同频率上的传播延迟不一致，影响信号的准确接收。 传统的捕获方法需要搜索电离层总电子 content (TEC) 值以校正这些延迟，但这是一个高维搜索问题，效率较低。论文提出了一种创新策略，即利用全球电离层垂直电子总数 (VTEC) 网格信息，结合卫星的仰角信息，能够实时估算信号传播路径上的TEC值和各频点的传播延迟。通过这种方法，地面站能够调整每个频点内的积分结果，实现多频点的相干积分，从而降低捕获搜索的复杂性，减少了所需的时间和计算资源。 文章深入研究了电离层VTEC网格精度误差对捕获能量的影响，发现通过精确的网格信息可以有效地减少这种误差，进而克服电离层色散对相干BPSK跳频信号相干累积的影响。相比于传统的逐个搜索TEC值的方法，这种算法在性能上有着显著的提升，尤其是在处理不同频段的卫星跳频信号同步时，其效率和准确性都有所提高。 此外，作者还分析了该算法在实际应用中的简化效益，探讨了其在卫星通信领域的潜在价值。研究结果对于优化卫星通信系统的抗干扰能力和信号捕获性能具有重要的理论指导意义，为卫星通信系统的工程实践提供了新的思路和技术支持。 论文的作者包括陈啸、李广侠、李志强和张北江，他们分别来自解放军理工大学通信工程学院，他们的研究领域涵盖了卫星测控、卫星通信和卫星导航，共同为解决电离层影响下的快速跳频信号捕获问题做出了贡献。他们的研究成果发表于2017年的某期期刊，获得了国家自然科学基金的部分资助，具有较高的学术价值。