航天扩频测控系统中伪码捕获方法研究

针对航天扩频测控系统的捕获需求,提出一种能够降低谱峰衰减且具有较高频率估计精度的FFT伪码捕获方法.在部分匹配滤波过程中采用汉宁窗对数据加权后再累加,以减小谱峰衰减.采用插值FFT估计多普勒频率,以提高频率估计精度,根据不同测控环境下伪码捕获的特点,分析比较了抛物线插值法和改进的Rife法两种插值算法.理论分析和仿真结果表明,改进方法能够减小FFT输出的峰值衰减,提高多普勒频率估计精度.

扩频测控体制信号捕获方法分析

扩频综合基带设备集成了遥控、遥测、测距、测速等多种通用功能,在扩频测控体制的发展中占据重要的地位.针对综合基带设备的复杂需求,分析了传统信号捕获方法的局限性,在此基础上提出一种改进的扩频测控信号捕获方法.对载波多普勒范围进行子区间划分,采用二次频率调谐和分段积分累加来扩展频率捕获范围.引入非线性变换解决非相干测控体制下基带数据翻转造成的捕获性能恶化问题.通过仿真结果验证方法的有效性.最后分析了改进方法的捕获性能,可以为综合基带设备研制和测控体制参数设计提供参考.

统一扩频测控体制的初步探讨

分析了我国航天测控面临的新问题、新要求和现行航天测控体制的局限性,对新的统一伪码扩频测控体制进行了初步的描述和设计。

扩频测控系统的抗干扰能力分析

扩频测控系统抗不同形式干扰的性能有较大差异,就此进行了重点研究。通过理论分析和仿真比较了扩频系统对多种干扰信号的抗干扰机理和抗干扰容限,并给出了具有抗干扰能力的扩频接收机的设计思路与建议。研究结果可为扩频系统的设计和抗干扰试验提供参考。

航天扩频测控通信系统的系统捕获

介绍了微波统一测控系统的捕获方法,同时提出了扩频测控通信系统在系统捕获中的新问题,给出了建立在扩频信号快速捕获基础上的扩频测控通信系统的系统捕获新方法。

扩频测控系统干扰容限的再分析

结合扩频测控系统天地对接抗干扰试验的工程实际,在归纳直接序列扩频系统处理增益的基础上,对扩频测控系统的干扰容限上界进行再推导和完善,得出更切合实际的干扰容限上界闭式表达,并分析干扰容限与输入信号干扰功率比的关系。分析结果可为扩频测控系统抗干扰试验提供参考。

扩频测控系统干扰容限的分析

扩频测控系统以其诸多优点正成为卫星测控的主流体制,经典分析给出扩频系统的干扰容限只是一个宽泛的界。在同时考虑输入信号强度、多址干扰等因素的情况下,对扩频测控系统的干扰容限上界进行分析推导,得出更符合实际情况的干扰容限上界的闭式表达,通过计算给出干扰容限与多址干扰、干扰容限与输入信噪比强度的关系。

统一扩频测控系统实现高精度星地时间同步的方法研究

首先对毫秒级精度的常规星地时间同步的方法进行简要介绍,然后对精度为几十纳秒的时间同步方法作详细的设计与分析,提出采用扩频统一测控系统实现遥测、遥控、测距和时间同步的一体化设计思想。

统一扩频测控系统接收信号处理技术

统一扩频测控体制的多飞行器测控系统应用自适应天线数字多波束形成技术对目标实施跟踪和测控。采用恒模阵列和自适应信号对消器估计出各个信号的波达方向 (DOA) ,应用最小干扰噪声功率判据获得最优加权向量。为了提高天线系统的处理增益 ,用最优加权向量形成波束 ,有效地消除多址干扰的影响。波束形成处理器得到的相对相位偏移向量用于上行遥控信号分时发送时 ,形成对指定目标的高增益波束。

统一扩频测控系统中相位噪声影响分析及其抑制方法研究

统一扩频测控系统是在MC-CDMA为主的多载波通信体制的基础上建立起来的,MC-CDMA等多载波通信体制的基础是正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术;相对于传统的单载波系统,采用OFDM技术的统一扩频测控系统对于载波频率偏移和相位噪声的影响尤为敏感,所以在系统设计时必须考虑相噪的跟踪与抑制;文章在分析相位噪声对统一扩频测控系统性能影响的基础上,用有限个正弦波近似的方法建立相噪的频域线性参数模型,并基于该模型提出了加入相噪估计导频来跟踪相噪的方法;由于导频与数据子载波之间有空子载波作为保护间隔,该方法可以估计出相噪的高阶频谱分量,从而达到了很好的相噪抑制效果。

统一扩频测控系统快速捕获技术研究

研究新一代统一扩频测控系统快速捕获的方法,主要研究基于FFT的频域(载波)并行捕获法和时域(伪码)并行捕获法。仿真结果表明:基于FFT的频域并行捕获法能捕获较大的频偏,并跟踪一定的频率变化率,可用于卫星变轨等高动态、高加速度的飞行过程;基于FFT的时域并行捕获法能快速捕获码相位,可用于在轨飞行飞行器的飞行过程——一种根据轨道参数提前预报其多普勒频偏,但同时需要精密测距的飞行过程。

扩频测控信号捕获算法研究与工程化实现

提出一种扩频测控信号捕获算法的设计方案,在详细分析适合扩频测控信号快速捕获算法的基础上,设计程序实现总体框图,并对程序中存在的同步问题给出实际解决方法。通过FPGA程序调试,成功实现对扩频测控信号的实际捕获。结果证明,在45dB-Hz左右低载噪比条件下仍可在0.122 s内实现对测控信号的快速捕获。

非相干扩频测控系统距离模拟电路设计

针对非相干体制扩频测控系统信号模拟器的要求,提出的基于现场可编程门阵列(FPGA)与DSP的信号模拟器距离模拟电路设计及实现方案。该距离模拟电路采用计数器与伪码数控振荡器(NCO)共同实现对伪码扩频信号的距离精确模拟,经过硬件电路实测结果表明,该距离模拟电路模拟精度高,满足系统的要求。

单音干扰下扩频测控信号伪码跟踪性能研究

扩频测控信号的伪码跟踪性能直接关系到测控系统的测距精度。以伪码跟踪环中鉴相曲线平衡点的过零偏移为研究对象,推导了音频干扰条件下扩频测控信号伪码跟踪的干扰最大误差;并针对干扰最大误差需考虑具体鉴相算法的特点,提出基于相关曲线主瓣的二阶中心矩扩展因子的性能评价方法。该方法利用伪码相关曲线主瓣在干扰前后的畸变情况,反映干扰对伪码跟踪性能的影响。仿真分析表明,干扰最大误差的理论及仿真结果和二阶中心矩扩展因子所得结论一致,从而验证了干扰最大误差理论的正确性以及所提性能指标的有效性。

固定多波束扩频测控信号同步实现技术

针对固定多波束扩频测控信号同步和波束扫描问题,提出了一种快速同步及波束扫描实现方法。该方法通过时分复用结构的部分相关匹配滤波和延迟锁定环,可实现大频偏情况下的快速伪码同步,剥离伪码后的信号经去调制处理后,结合基于快速傅里叶变换的前向频率估计和判决反馈锁频锁相环,实现跟踪阵列波束载波同步及波束切换过程中跟踪阵列波束及切换阵列波束的同时跟踪。仿真结果表明,该实现方法能满足高动态多波束扩频测控信号快速同步、快速扫描和切换过程连续解调的要求。

一种提高卫星扩频测控链路抗干扰能力的方法

扩频测控通信系统的抗干扰性能关系到卫星在战时复杂电磁环境中的生存能力。针对目前测控通信系统抗干扰能力完全取决于扩频增益的现状,分析了卫星扩频测控链路的抗干扰能力,研究了一种时频结合的干扰抑制算法。该算法在频域完成干扰的检测和滤波器设计,在时域完成干扰消除,重点阐述了干扰检测方法以及可变FIR滤波器的设计及实现方法。仿真结果表明,该算法可提升系统抗干扰能力30 dB以上,信噪比损失小,在无干扰时可以做到零损失。

基于信号估计的扩频测控信号快捕方法

为进一步提高扩频测控系统的捕获速度,研究了借助辅助序列估计伪码相位的方法,分析了该估计算法的精度。针对该算法在高动态条件下估计偏差较大引起捕获概率骤降的问题,提出引入最大似然频偏估计修正相干载波的方法,显著提高捕获概率。设计了基于码相位估计和载波频率估计的快速捕获算法,仿真结果表明,该算法在载噪比较好的情况下可以有效完成捕获。为提高算法在较低载噪比时捕获的可靠性,提出将估计值作为部分匹配滤波辅助快速傅里叶变换(PMF-FFT)初值的综合捕获方法,与传统捕获方法相比,平均捕获时间显著降低,且并没有带来硬件复杂度的提高,具有一定的理论意义和工程应用价值。

扩频测控系统干扰源建模与评估

基于测控设备抗干扰测试与评估对模拟干扰源的需求,分析了扩频测控系统可能面临的复杂环境,建立了几种典型的、参数可变的干扰信号数学模型和仿真模型,研究了影响干扰效果的主要参数。采用计算机模拟仿真的方法,在Simulink平台上搭建了一个依时域概率分布的复杂干扰源,利用时域无序程度和频域覆盖程度对干扰效果进行了量化和评估。仿真结果表明,控制每种干扰在时域上的发生概率的方法能够增强干扰效果,使干扰源模型更加接近真实环境。

扩频测控信号大动态信息高精度加载方法

针对静态扩频测控信号的大动态信息加载问题,提出了一种基于数字化处理的高精度时域加载方法。该方法对测距扩频码采用"存储—内插—查表—抽取"的方式加入动态信息,对载波采用调整幅度变化的方式加入动态信息。最后对该方法进行综合仿真:即用高精度时域加载方法得到的载波信号重新调制测距扩频码,得到含有动态信息的数字信号。仿真分析表明,该方法能在不改变原始信号采样率的前提下,实现扩频测控信号大动态信息高精度加载。

非相干扩频测控体制的多址干扰效应研究

对非相干扩频测控系统的多用户目标应用产生的多址效应进行了研究,分析了非相干扩频测控体制的原理和特点,给出了多址信道模型,讨论了多址效应的主要成因及解决措施。某应用样例表明:分析结果与实际测试数据一致。