1、高速飛行器在稀薄大氣中以超高聲速飛行時(shí)，與周圍空氣劇烈摩擦，高溫產(chǎn)生空氣電離，使表面包裹了一層等離子體鞘套。等離子體鞘套對(duì)電磁波信號(hào)具有吸收、反射、折射、散射等作用，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生信號(hào)中斷，形成所謂“通信黑障”。等離子體鞘套嚴(yán)重影響飛行器中通信、探測(cè)、導(dǎo)航等電子系統(tǒng)工作，特別是廣泛應(yīng)用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，載頻低、發(fā)射功率低，等離子鞘套及高速飛行環(huán)境伴隨著的高動(dòng)態(tài)帶來(lái)的大多普勒及其變化率對(duì)導(dǎo)航信號(hào)產(chǎn)生諸多影響，嚴(yán)重時(shí)接收系統(tǒng)不能正常工作。因此高速

2、飛行器下的導(dǎo)航信號(hào)及其接收系統(tǒng)特性的研究具有重要的理論意義及實(shí)際價(jià)值。等離子體鞘套對(duì)導(dǎo)航信號(hào)傳輸具有典型的幅度衰減和相位移動(dòng)作用，其影響程度主要與鞘套的電子密度、碰撞頻率參數(shù)及衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的頻率、體制等相關(guān)。研究認(rèn)為幅度衰減是導(dǎo)致衛(wèi)星導(dǎo)航中斷的主要原因，當(dāng)衰減大于接收系統(tǒng)的功率閾值時(shí)導(dǎo)航失效，但是對(duì)于這一問題缺乏系統(tǒng)研究，而且缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。目前GPS導(dǎo)航系統(tǒng)屬于調(diào)相體制，動(dòng)態(tài)等離子體鞘套下對(duì)信號(hào)相位特性及導(dǎo)航特性影響的研究展開較少

3、，高機(jī)動(dòng)飛行大動(dòng)態(tài)多普勒變化對(duì)接收機(jī)同步環(huán)路會(huì)產(chǎn)生影響，本文重點(diǎn)針對(duì)動(dòng)態(tài)等離子體鞘套對(duì)導(dǎo)航接收系統(tǒng)的影響、鞘套下信號(hào)相位特性以及等離子鞘套和高機(jī)動(dòng)飛行大動(dòng)態(tài)多普勒耦合環(huán)境下的導(dǎo)航接收系統(tǒng)特性展開研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了等離子體鞘套環(huán)境下的GPS導(dǎo)航信號(hào)載噪比計(jì)算模型，研究了等離子體鞘套環(huán)境下的GPS導(dǎo)航信號(hào)衰減特性及其對(duì)接收系統(tǒng)的影響。闡述了等離子體下電磁波信號(hào)幅度衰減的計(jì)算方法，分析了幅度衰減與導(dǎo)航接收信號(hào)的接收

4、功率、載噪比之間的關(guān)系；采用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的可產(chǎn)生大面積、均勻、長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的地面等離子體模擬裝置和GPS導(dǎo)航收發(fā)設(shè)備搭建系統(tǒng)，進(jìn)行了等離子體環(huán)境下電磁波信號(hào)的幅度衰減實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)裝置的等離子體鞘套的電子密度可對(duì)GPS信號(hào)及系統(tǒng)造成中斷，進(jìn)行了不同電子密度的等離子體鞘套對(duì)GPS導(dǎo)航接收機(jī)性能的影響實(shí)驗(yàn)；并在此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下持續(xù)再現(xiàn)了GPS導(dǎo)航系統(tǒng)正常接收信號(hào)、黑障產(chǎn)生、持續(xù)黑障、重新通信的過程。并采用衰減器進(jìn)行了不同幅度

5、衰減對(duì)GPS導(dǎo)航接收機(jī)性能的影響實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與理論研究結(jié)果的一致性。⑵提出了中頻段等離子體鞘套GPS導(dǎo)航信號(hào)及系統(tǒng)分析模型，研究了等離子體鞘套下GPS導(dǎo)航信號(hào)的相位特性及對(duì)接收系統(tǒng)的影響。分析了在導(dǎo)航信號(hào)中頻部分研究附加相位移動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響的可行性，計(jì)算了等離子體鞘套引起導(dǎo)航信號(hào)的相位移動(dòng)數(shù)值，采用Hilbert方法建立了附加相位移動(dòng)的導(dǎo)航信號(hào)模型，并進(jìn)行了后續(xù)的導(dǎo)航解算，給出了等離子體鞘套引起的相位移動(dòng)對(duì)定位結(jié)果的影響規(guī)律。

6、⑶提出了大動(dòng)態(tài)多普勒環(huán)境下同步環(huán)路的改進(jìn)方法。改進(jìn)了高速飛行器下GPS接收機(jī)內(nèi)部捕獲和跟蹤環(huán)路。計(jì)算了高速飛行器環(huán)境對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)造成的大多普勒頻移及其變化率，比較了導(dǎo)航接收機(jī)的捕獲和跟蹤方法，分析了高速飛行器對(duì)導(dǎo)航信號(hào)及接收系統(tǒng)的主要影響因素為大衰減、大動(dòng)態(tài)二者的共同作用，并在此二者影響因素的基礎(chǔ)上對(duì)捕獲和跟蹤環(huán)路進(jìn)行了改進(jìn)：采用了輔助的方法，提供衛(wèi)星編號(hào)、搜索頻率和導(dǎo)航數(shù)據(jù)位輔助信息，減少搜索范圍，延長(zhǎng)積分時(shí)間，提高累積增益獲得更