时变等离子鞘套相位抖动对GPS导航的影响.pdf

《时变等离子鞘套相位抖动对GPS导航的影响》这篇论文主要探讨了在飞行器再入过程中，由于时变等离子鞘套产生的相位抖动对GPS导航系统造成的影响。等离子鞘套是飞行器进入大气层时因高温和高速摩擦而形成的电离气体层，它对电磁信号具有时变衰减和相位扰动效应。这些效应对于依赖精确相位信息的GPS导航系统尤为关键。 首先，文章深入分析了等离子鞘套引起信号相位抖动的物理机制。当GPS信号穿过等离子鞘套时，由于鞘套中的电子密度和碰撞频率变化，导致信号传播路径的不稳定性，从而产生相位抖动。传输矩阵法被用来计算这种由时变等离子鞘套引起的相位抖动的统计特性。这种方法能够量化相位抖动的幅度和频率，为后续的模型建立和影响评估提供基础数据。 其次，论文采用了Hilbert变换方法构建了受相位抖动影响的GPS信号模型。Hilbert变换是一种数学工具，可以将实值信号转换为复值信号，从而揭示信号的瞬时相位和幅度信息。通过该模型，研究者能够模拟和分析等离子鞘套相位抖动对GPS信号质量的具体影响。 进一步，论文着重研究了黑障发生前等离子鞘套相位抖动对GPS导航定位的影响。黑障是指飞行器再入大气层时，由于空气阻力和温度极高，形成一个短暂的通信中断区。在这个阶段，GPS信号的接收尤为困难。通过电磁传播理论和软件接收机模拟，作者分析了相位抖动对定位精度的降低程度。仿真结果显示，相位抖动的方差与定位误差正相关。在NASA提供的数据下，当相位抖动方差为0.1142时，定位误差超过10米的比例超过1.5%，超过5米的比例超过了14%。这些数值表明，等离子鞘套的相位抖动对GPS导航定位精度有显著影响。 关键词：等离子鞘套、时变性、传输矩阵法、相位抖动、GPS导航定位 综上所述，这篇论文详细研究了飞行器再入阶段等离子鞘套对GPS导航系统的干扰，揭示了相位抖动对定位精度的负面影响，并提供了定量的分析方法和数据支持。这对于改进飞行器再入阶段的导航技术，提高GPS系统的抗干扰能力，以及为相关领域的系统开发和设计提供了重要的参考依据。