光电经纬仪测量飞行目标的姿态角是重要的测姿手段。提出了一种利用实时动态载波相位差分技术（RTK）定位的无人机对光电经纬仪的测姿精度进行检测的方法。该方法将无人机RTK天线中心点与地面基准点构成的连线作为待测姿态角的轴线，通过RTK定位值计算出轴线与基准面之间的夹角，并以此作为姿态角的标准值来检测光电经纬仪测姿精度。介绍了测姿精度检测原理，对RTK定位精度和检测精度进行了不确定度分析，探讨了在精度检测时的设备布站规则。理论分析和实验结果表明：所提方法可以用于光电经纬仪测姿精度的外场检测。

针对超奈奎斯特系统引入的码间干扰使载波相位估计难度增大的问题，提出了一种二阶电域导频辅助载波相位估计方案，将导频辅助相位噪声补偿模块与基于Viterbi的最大似然相位估计模块级联，牺牲约1.7% 的带宽开销，可以有效克服超奈奎斯特系统引入的码间干扰，对激光器线宽导致的相位噪声进行准确估计。在调制格式为16进制正交幅度调制的超奈奎斯特系统中，经仿真验证可知：该算法在加速因子不超过Mazo极限时可以有效跟踪相位噪声；在加速因子低至0.833、误码率为2×10^-2、光信噪比代价为1 dB的条件下，该算法能容忍的最大线宽乘积为5×10^-4；相较于一阶导频辅助载波相位恢复算法，该算法具有更大的线宽容忍度，所需的光信噪比也更小。

为解决未知概率整形因子信号的自适应相位恢复问题,提出了一种基于K-means聚类的自适应相位恢复算法。通过理论分析与数值仿真,验证了基于K-means聚类进行星座点模值半径重定位的可行性,将K-means聚类与前馈式载波相位恢复算法相结合,解决了概率整形信号经归一化处理后存在的星座点相对放大的问题,实现了未知概率整形因子信号相位的自适应恢复。对该算法在不同光信噪比、不同激光器线宽下的16正交幅度调制(QAM)与64QAM信号进行了分析,结果表明所提算法不仅可用于未知概率整形因子下信号的相位恢复,还可用于均匀QAM信号的相位恢复。所提算法在星座点模值的重新定位中考虑了噪声的影响,在相同的测试相位数量下可以实现更高精度的相位补偿,对于均匀QAM信号的光信噪比容忍度提升了约1 dB。

为了提取固体表面的微振动信息，本文提出了一种基于正弦相位调制干涉仪和实时归一化PGC-DCM算法的探测方法。采用归一化PGC-DCM算法实现载波相位调制深度和载波相位延迟的计算，然后对正交干涉信号分量进行预归一化，再经过运算消去干涉信号条纹的对比度系数，实现正交干涉信号分量的完全归一化，最后利用微分交叉相乘原理实现干涉信号相位的解调。利用数值仿真证明了解调算法的有效性，并在光学暗室环境中搭建了一套正弦相位调制干涉系统，对多种不同频谱特征的固体表面微振动进行探测实验和信息解调；实验结果表明，所提方法能够准确探测固体表面的微振动信息，在3 kHz的被测微振动频率范围内，干涉信号相位解调的平均信噪失真比为33.0956 dB，动态范围优于22.75 dB。

大波特率、高阶调制格式信号的广泛应用使相干光通信系统对收发机中存在的硬件损伤更加敏感,因此迫切需要相应的损伤估计方法。提出了一种新的基于数字信号处理的收发机损伤联合估计方案,该方案可同时监测因光发射机和光接收机硬件不完美引起的光信号同相/正交(IQ)分量幅度、相位不平衡和时钟偏移。该方案首先使用Godard定时误差检测器和施密特正交化法估计并补偿了接收机损伤;接着使用最大似然的独立成分分析法和级联的判决引导最小均方(DDLMS)算法分别实现了对发射机损伤不敏感的偏振解复用和载波相位恢复;最后从DDLMS的抽头系数中估计出发射机损伤。得益于对发射端IQ不敏感的偏振解复用和载波相位恢复,该方案实现了宽范围的损伤监测。仿真结果表明,与传统数字信号处理方案相比,所提方案对发射端幅度、相位不平衡的估计范围分别提升了约100%和33%。

针对无人机在动平台起降时对导航系统提出的导航精度高, 解算无人机与动平台降落点的相对定位精度高, 体积小及质量小等要求, 该文基于捷联惯性导航(SINS)、北斗动动载波相位差分(RTK)技术及采用卡尔曼滤波多源导航信息融合技术, 研制了动平台起降无人机导航系统。试验结果表明, 系统地理系导航精度: 航向≤0.2°(1σ(σ为方差)), 姿态≤0.15°(1σ), 水平定位≤0.4 m(1σ), 高度≤0.8 m(1σ); 动态下导航系统与移动基准站相对精度: 水平定位≤0.05 m(1σ), 高度≤0.1 m(1σ)。飞行试验表明, 导航系统满足无人机在动平台起降对导航精度的要求。

为应对概率整形场景下载波相位恢复的问题,提出了一种基于统计分析的自适应算法。利用核密度估计进行概率整形信号的参数估计,从而估计得到信息熵,以辅助后续的基于半径定向的4次方频偏估计算法。运用估计出的概率整形参量进行信号的针对性归一化,用于后续基于盲相位搜索的载波相位噪声恢复。对该算法的频偏估计范围、信噪比及激光线宽容忍度进行了仿真分析。结果表明,所提方案能够应对不同的概率整形强度,在较大的信噪比范围内均能实现良好的载波相位恢复。此外,相对于用于标准信号的载波相位恢复算法,该方案达到最优性能时所需的滑动窗口长度更短并且拥有更高的估计精度。

基于sigma-ε模型估计并分析了不同接收机、不同类型卫星载波相位观测量的方差分量, 发现该分量的变化与卫星的类型和接收机均有密切联系。为构建更真实的随机模型, 结合最小二乘法和MINQUE法来实时估计不同类型卫星的方差分量。然后, 通过实验对该方法的性能进行了评估, 结果表明: 相比于经验模型, 该方法在短基线的情况下能提高相对定位或方位角的精度和稳定性, 方位角精度和极差均可提高10%左右, 东、北、天3个分量的精度和极差也有约5%~10%的提升。

针对全球定位系统 (GPS)卫星信号具有随机性及干扰工程实现成本的问题, 讨论了窄带干扰性能优化问题。关于如何抵消卫星信号随机性问题, 仿真分析了单频信号不同干扰位置分布与窄带线性调频 (LFM)信号带宽设置对 GPS接收机的干扰效果; 关于如何降低干扰工程实现成本问题, 采用了多个干扰代替单个干扰的方法进行实验分析。仿真结果表明, 当采用昀佳干扰位置或GPS信号带宽内均匀、随机分布等方法可一定程度消除卫星信号随机性带来的干扰不确定性; 采用多信号代替单信号可相应地降低干扰所需总成本。