CCPAZP-FFT捕获方法中频率估计算法研究

针对航天测控系统中因飞行器高速运动造成的直扩信号多普勒频率捕获精度下降问题,对CCPAZPFFT捕获方法中的频率估计算法进行了研究。结合M-Rife频率估计方法,通过频谱搬移将原始信号真实频率移动至量化频率中心,对获得的频谱的最大值与次大值进行插值,同时对捕获峰值的相邻相位维进行多普勒修正,提高多普勒频率的捕获精度。给出了算法的步骤,以及基于K7芯片的现场可编程逻辑阵列(FPGA)的实现流程。理论分析和仿真结果验证了算法的有效性,在接收信号载噪比38dB、多普勒动态-70~70kHz的环境中,多普勒捕获偏差由250Hz降至约10Hz,实测结果验证了算法的可行性。

一种无人机统一测控系统

针对目前靶场无人机在测控方面存在频段、体制不统一的实际情况,经过对无人机使用的测控体制、频段的综合分析,设计了一种无人机统一测控系统。该系统采用S频段遥测、L频段遥控,扩频体制,由机载遥测遥控设备和地面测控站组成,可以实现对多架无人机的状态监视和飞行控制,同时完成搭载的任务载荷信息的传输、记录和处理。

扩频统一测控系统角跟踪技术研究

扩频统一测控系统中，在完成伪码捕获、载波跟踪和比特同步之前，利用和差通道信号的相关性，直接对宽带扩频信号进行相关运算实现角度误差信息的提取，是一种简单可行的办法。本文讨论了双通道跟踪接收机的输出角误差信号的信噪比与接收信号的信噪比、信号处理带宽三者之间的关系。

S频段通用应答机的设计与应用

为满足我国远洋测量船S频段统一(USB)测控系统对扩频/USB体制的测控、校飞需求,运用软件无线电的设计理念,在相同的硬件平台下,用不同的基带软件实现不同的测控体制。通过与相同的上下变频器相连,实现了S频段全频段通用应答机功能的设计。同时,还介绍了基于综合基带技术的通用应答机系统组成以及重要部件的工作原理,并总结了其在工程实践中的成功应用与效果。

Ka频段混沌扩频测控系统的设想

提出一种Ka频段混沌扩频测控系统,分析了它在抗截获、抗干扰和抗摧毁方面的优点,给出了混沌直扩和跳扩的方案设想,可以用它构成一种军用测控系统;也可将截短、二值化的混沌序列直接替代现在扩频测控系统的PN码而增加一种新的混沌抗干扰工作模式,将它应用于遥控系统,可以获得较好的保密、安全性。

厘米级扩频测距系统自校准链路分析

针对未来遥感、导航等卫星对地面测控设备的距离测量精度由米级提高到厘米级这一问题,简要介绍了航天测控常用的距离零值标校方案,并量化分析了天线和模拟信道设备引入的距离零值变化,认为必须引入与工作链路同时工作的距离零值自校准链路。针对扩频测距系统对自校准链路的信号形式进行了讨论,并对工作信号电平与自校准链路信号电平之间的相互影响进行了理论分析及仿真,认为自校准链路信号电平低于工作信号电平10 d B是一个较优的选择。

基于相关峰数量统计的诱骗信号快速识别

针对采用直接序列扩频(DSSS)体制的无人机卫星测控前向链路,提出了一种基于相关峰数量统计的诱骗信号识别方法。该方法将同模式的诱骗信号等效为多径信号,利用匹配滤波器对接收信号进行处理,通过迭代算法调整相关峰判决门限,并统计一段时间内的相关峰数量来识别诱骗信号。在扩频码周期为128,正交相移键控(QPSK)调制,1/2码率的信道编码,E_s/N_0为3 d B,1 024个码周期的统计周期,诱骗信号和合法信号延时大于1个码片长度的情况下,该方法可快速有效地识别诱骗信号。

无人机测控新体制研究

针对国内现有无人机测控体制的不足,将无人机测控系统抽象为几个一般性模块,对实现各个模块的多种备选方案进行综合分析与比较,选用其中适应无人机测控环境并且优势突出的备选方案作为新体制的内容,同时在新体制中加入加密模块。理论分析表明,新体制能够有效提高无人机测控系统信息传输的有效性与可靠性。

宽带直扩信号的随机解调压缩采样方法

为了有效解决扩频测控通信系统宽带化带来的高速采样压力和高数据率问题,提出了基于压缩感知的直扩信号随机解调压缩采样方法。通过对模拟信号压缩采样原理进行研究,深入分析和推导随机解调采样原理及其数学模型,提出了基于压缩感知的直扩信号采集系统构架,并对压缩比取值影响因素进行了分析;给出了随机解调压缩采样系统硬件实现方案,并对其可行性进行了分析;最后对所提出的直扩信号压缩采样方法的性能进行了仿真分析。仿真结果表明,压缩采样系统可以实现直扩信号的压缩采样处理,并能够高精度重构原信号,但重构信号的解调门限会随压缩比增大而相应提高,这是采样率降低所需付出的代价。压缩采样为宽带直扩测控通信系统提供了一种高效的模数转换和同步解调处理思路。

航天器测控通道抗干扰通用化测试系统设计

在直接序列扩频(简称直扩)体制抗干扰测试中,传统的抗干扰测试系统通常只涵盖了同频异码多址干扰与同频单载波干扰2种干扰信号,无法充分验证航天器测控通道的抗干扰能力。为此,文章提出一种适用于直扩体制的抗干扰通用化测试系统设计,将干扰信号的种类扩充至8种。同时,利用虚拟仪器与远程技术,实现对地面测试设备的集中式管理、程控与实时监视的功能,具备良好的人机交互能力。测试结果表明:抗干扰通用化测试系统具备干扰信号种类全面、通用性强的特点,能够提高测试效率,可应用于后续航天器测控通道抗干扰性能试验。

Ka频段飞行器测控与通信系统设计

传统基于S频段的统一载波测控通信系统受工作频率低、占用频带窄的特点限制,无法满足现代及未来飞行器测控与通信系统对于高速数传、通信带宽、安装空间、克服"黑障"及抗干扰性等方面日益增长的需求,提出一种Ka频段直接序列扩频体制的飞行器测控与通信系统以解决上述问题;利用Ka频段频带宽、空间选择性好、减小"黑障"影响等特点,同时采用直接序列扩频通信体制实现遥测、外测和遥控等不同功能点频统一和信道统一,简化系统结构、减小设备体积;介绍了系统架构及主要设备组成,阐述了基带数据综合设备、Ka频段一体化终端设备等单机的详细设计及天线的选择,并给出了地面测试系统方案;该系统具备体积小、频带宽、扩展性好等特点,可满足未来飞行器测控与通信系统的设计与应用需求。

一种利用压缩感知改进的PMF-FFT扩频捕获算法

为了实现直接序列扩频(DSSS)信号快速捕获的同时降低数据量和硬件资源消耗,引入了压缩感知理论改进部分匹配滤波-快速傅里叶变换(PMF-FFT)算法,提出了基于压缩感知改进的部分匹配滤波-快速傅里叶变换(CSPMF-FFT)算法。该算法将PMF-FFT算法与压缩感知理论相结合,先对信号进行稀疏性分析和压缩观测,然后从少量压缩观测值中重构信号,并利用输出的峰值信息估算信号的多普勒频移和码相位,从而实现捕获。理论分析和仿真实验表明,相较于PMF-FFT捕获算法,CSPMF-FFT算法能在成功完成捕获的同时有效地减少相关器的数目和FFT变换的运算量,从而降低系统数据量和硬件资源压力,为基于压缩感知的扩频信号处理技术研究奠定了基础。

对测控扩频通信信号侦察的主动干扰对抗研究

电子侦察对通信与雷达目标辐射源的电磁信息安全构成严重威胁。通过电子侦察自身脆弱性分析,提出对空间电子侦察的主动干扰对抗模型与对抗准则,并就测控扩频通信信号侦察和电子信息防护问题,提出了多种主动有源干扰对抗方法。进一步地,从频域和码域角度分别给出了测控扩频通信侦察的主动干扰对抗理论分析与仿真试验结果。