低符号速率下的大多普勒频偏信号的频偏估计

为了解决信噪比极低条件下窄带通信系统极大收发频率偏差估计问题,给出了利用信号频谱滑动平均滤波和数据增强的频偏估计算法.该算法使用滑动平均滤波方法可增强极低信噪比下的加噪信号频谱特征,使用数据增强方法可使加噪信号频谱特征更加突出,继而便可通过加噪信号的增强频谱特征估计出通信系统的收发频率偏差.仿真结果表明,该算法在低信噪...     

一种突发通信下扩频信号捕获及频偏跟踪方法

针对短时、突发式测控系统中直接扩频序列(Direct Spread Spectrum Sequence,DSSS)信号在大多普勒频偏下的即时捕获问题,在研究多普勒频偏对码捕获性能影响的基础上,提出了一种多载波通道并行、时域卷积匹配滤波捕获和基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的载波跟踪方法,该方法结构简单,捕获与跟踪于一体,在FPGA中可以快速实现低信噪比条件下扩频信号的捕获并准确对多普勒频率进行校正跟踪。     

一种新的基于FFT的高动态扩频信号捕获方法

由于传统的伪码捕获方法对高动态大多普勒信号捕获困难,提出了一种基于FFT的并行搜索多普勒频偏和伪码相位的快速捕获方法.该方法考虑了高动态下多普勒频率的变化率,先通过延时自相关捕获并补偿多普勒频偏及其变化率,再使用FFT伪码循环相关捕获码相位,最后用MATLAB进行了仿真,验证了该方法的正确性和有效性,该方法适用于大多普勒频偏范围和快速捕获要求.     

伪码在大动态多普勒条件下的快速捕获

本文讨论了在大动态多普勒条件下实现伪码快速捕获的原理，对比传统的伪码捕获方法，提出了一种快速捕获算法，并结合可编程逻辑器件（FPGA），给出了可行的方案。     

大动态下扩频码捕获的一种改进方法

针对现有扩频码捕获方法在大动态下捕获时间长、硬件资源消耗大、动态适应性差的问题,提出了一种改进的扩频码捕获方法。新方法把码钟多普勒的补偿放在本地扩频码上进行,先对接收信号进行降采样和存储再进行频率分槽和补偿,一次采样实现了所有频率槽的搜索。计算结果表明,完成同样的捕获过程新方法所需时间和存储器容量不到原方法的1/5,且具备更强的动态适应能力。     

直扩接收机的伪码二维捕获改进算法

传统的伪码捕获算法已经无法满足伪码的快速捕获的要求,为了降低伪码的捕获时间,在伪码二维捕获的基础上提出一种伪码二维捕获改进算法,该算法包括两级捕获,第一级捕获增大伪码时延和多普勒频差步进量,大范围搜索时延和频差;第二级捕获缩小伪码时延和多普勒频差步进量,小范围搜索时延和频差。理论分析和仿真结果表明,提出的伪码二维捕获改进算法相比伪码二维捕获算法,捕获时间缩短为原来的一半,捕获到的伪码时延和多普勒频率的性能有所改善。     

一种基于再生伪码测距的遥测信号测距方法

为了简化深空探测器无线测量系统设计,解决下行系统受功率、带宽等因素限制遥测信号和测距信号权衡设计问题,在再生伪码测距技术的基础上,提出了一种基于遥测信号测距的新方法,以遥测数据符号代替测距伪码的功能,利用地面跟踪环路对遥测信号的跟踪测量实现下行测距,减少了独立的下行测距信号。分析和仿真结果表明:新方法简化了下行信号形式,降低了系统实现复杂度,在遥测码速率为100 kbit/s左右时,随机测距误差优于传统再生伪码测距模式,且随着遥测码速率的增加测距精度进一步改善。     

一种应用于深空通信的微弱信号捕获算法

针对低信噪比、高动态条件下深空测控通信信号捕获概率低以及复杂度较高的问题,首先分析了深空测控通信信号捕获的难点以及信号循环平稳特性,然后在此基础上提出了一种基于循环相关的新算法。计算机仿真结果证明新算法捕获门限达24 dBHz,适应频率动态达800 Hz/s;新算法较传统的捕获算法,在相同门限条件下的频率动态适应范围提升了约两个数量级。该方法已被应用于我国第一个深空测控站的建设,工作性能稳定可靠,有效地解决了低信噪比下深空站抑制载波信号的捕获问题。     

大频偏下直接序列扩频系统的码捕获技术

关于大频偏下直接序列扩频系统的码捕获,一般的处理方法是在直扩信号中引入导频信号,接收端通过对导频信号的处理进行频偏估计,并消除频偏对PN码相关值的影响(典型的有“全球星”卫星移动通信系统)。然而,依据现代军事通信低截获、低检测性的要求,这种插入导频法已不再适用于军事通信。为解决此问题,文章介绍了直接序列扩频系统的一种新型码捕获技术即利用FFT消除频偏对PN码相关值影响的串并相关捕获,并进一步深入、具体的分析了这种捕获系统的原理,研究了此种捕获算法在加性高斯白噪声信道条件下的性能。     

一种基于相关运算的快速码捕获方法

在多普勒频偏很大的情况下,传统的捕获方法往往耗时很长。传统的捕获方法是直接对采样信号进行FFT变换。提出了一种基于信号相关值的FFT快速捕获方法,该方法结合了直扩系统的信号特点和数字信号处理技术,通过对多个子相关器输出值进行FFT变换,同时测量多个多普勒频偏估计预值,并依据峰值最大所对应的频率估计值对本地载波频率进行调整。而且该方法为全数字方法,可以用FPGA、DSP等处理芯片方便地实现。最后给出了计算机仿真结果,并根据仿真结果分析了该方法的平均捕获时间,其性能优于传统的捕获方法。     

低信噪比高动态条件下基于FFT的二维平移累加PN码捕获算法

针对低信噪比高动态条件下直接序列扩频（DSSS）系统中PN码捕获的问题,提出了基于FFT 二维平移累 加的PN码捕获算法。首先对现有的PN码捕获技术进行了分析,然后研究了时变的载波频偏与 码频频偏对PN码捕获的影响,在此基础上,提出了基于FFT二维平移累加的PN码捕获算法。 算法的基本思想是对相关器输出的相关值在载波频偏不确定度与码相位不确定度同时进行平 移,从而消除相关峰“漂移”现象,增大非相干累加的有效性。给出了采用此算法的捕获系 统结构图,并对关键参数进行了分析。最后,通过仿真表明了该算法对捕获系统有6 dB的改 善。     

A new algorithm for main carrier acquisition in deep space communications

Compared with common near space satellite Telemetry, Telecommand, and Communication (TT&C), deep space TT&C presents a more challenging environment such as long distance, very low Signal to Noise Ratio (SNR). How to acquire main carrier exactly becomes a hot focus for deep space communications. Already there emerged some main carrier acquisition algorithms, but they all require high SNR and small modulation index. In this paper, we develop a new acquire algorithm. First we use the spectral energy center algorithm to shorten the original sequence, filter out some noise and make the spectral more symmetric. Then we adopt the spectral symmetry algorithm to make full use of the whole spectrum information, and utilize FFT to reduce computation complexity. Simulation results show that our algorithm can acquire main carrier successfully under large modulation index and get good performance with low Carrier to Noise Ratio (CNR).     

深空长时延条件下测控系统捕获应急处置方法

针对火星探测任务中测控距离远、信号传输时延长、测控通信链路中断后重建双向链路时间开销大的问题,分析了近地捕获与深空捕获的流程,提出了满足快速发令需求的应急处置捕获流程。结合深空航天器捕获流程中上行与下行信号处理解耦合的特点,提出上行捕获流程完成即可发送遥控指令进行应急处置,大幅缩短了处置用时。以深空测控设备实际工作中常见的发射机速调管故障为案例,对长时延条件下的测控系统捕获应急处置方法进行了模拟测试,并在首次火星探测任务中成功应用。此案例可作为火星探测等深空任务中测控链路异常故障处置时各单位协同工作的参考。     

用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术

在深空或空间小目标的探测中,需要利用脉冲式激光雷达测量与目标之间的距离。当距离目标由几十千米到几十米范围变化时,探测器接收到的光通量动态范围达60 dB以上。要确保在整个量程范围内信号不饱和,需要采用复合型的自动增益控制技术。除了采用电子学的自动增益方法外,提出了一种自动调整接收光学通光口径的方式,通过对直流电机驱动的电动镜头光圈调整环的逐级调整,实现各级之间2倍光通量的变化。设计并实现了光圈、焦距、聚焦均由直流电机控制的电动镜头的驱动及控制电路,并搭建光路对孔径光阑进行标定,结果表明可以分为8级,且具有很好的重复性,使得全量程范围内准确度达厘米精度测距功能的实现成为可能。     

弱信号下“北斗”接收机NH码的快速捕获

在全球卫星导航系统(GNSS)中,延长相关累积时间可以有效提高弱信号捕获灵敏度,但是"北斗"中圆地球轨道/倾斜地球同步轨道(MEO/IGSO)卫星信号的捕获性能很大程度上受到二次编码(NH)码的影响:调制NH码的信号在每一个码元周期(1 ms)内都有可能发生跳变,对相关累积时间造成一定影响,从而会导致系统捕获灵敏度的下降.为此,提出了一种针对NH码的码元遍历搜索算法,通过遍历累积时间内NH码的所有组合,消除NH码码元引起的误差.实验结果显示,所提算法可以在一定程度上提高卫星信号的捕获成功率,尤其可以至少提高2 dB弱信号的捕获灵敏度.同时,算法可以为信号跟踪提供更加准确的载波频率.     

2FSK扩频系统中多普勒频移容限扩展的一种方法

在高动态扩频通信系统中,多普勒频移会导致匹配滤波器输出相关峰值降低而影响伪码的捕获。在分析相关峰所受多普勒频移影响的基础上,提出了一种扩展2FSK扩频通信系统的多普勒频移容限的方法,即适当缩短相关累加时间,伪码捕获和数据解调时采用相关累加与非相关累加相结合的方法。该方法可有效降低FSK扩频系统中相关峰对多普勒频移的敏感性,使多普勒频移容限得到较好的扩展。     

New methods for enhancing fine acquisition in dual folding algorithm of long pseudo noise codes

Long code Direct Sequence Spread Spectrum is a good choice for applications where security and antispoofing ability of a spread spectrum connection is concerned. Due to long period of spreading code, acquisition is a challenge for these systems because a trade‐off between detection probability and acquisition time must be made. For confronting this challenge, various algorithms were proposed in the literature but almost all of them focus on expediting the coarse acquisition. In this paper, we consider the efficient dual folding algorithm for coarse acquisition level and propose 3 methods for enhancing the fine acquisition level leading to faster execution of overall acquisition algorithm. The methods are based on estimations from coarse acquisition level that are not used in conventional algorithms for fine acquisition, ie, zero padding. Theoretical expressions of 2 main comparison criteria in acquisition algorithms, ie, detection probability and mean acquisition time, are derived for conventional zero padding and each of the proposed method. Besides, a coarse estimate of resource consumption is provided by the number of floating point operations for each algorithm to make a useful comparison. Considering these 3 parameters, in comparison, the proposed methods surpass zero padding in 1, 2, or all of the 3 aspects. Simulation agrees well with analytical results.     

卫星导航中XFAST捕获的降计算量去模糊处理算法

卫星导航系统中,采用扩展复制重叠法(Extended Replica Folding Acquisition Search Tech-nique,XFAST)对长PN码进行直接捕获时,粗捕后得到的对齐码相位存在重叠模糊度.为减少去模糊处理的计算量,提高捕获速度,提出了一种新的去模糊处理算法.新算法在得到粗捕对齐码相位结果后,先对本地码序列重新按照对齐相位进行排列、分段、段内循环移位等操作,然后进行段间叠加,再与接收码序列通过FFT-IFFT运算实现循环相关运算,从而确定对齐码相位所在的子码段,得到无模糊度的捕获结果.理论分析与仿真结果证明,该算法可以在分段叠加段数和子段长满足一定关系的条件下,在检测性能满足系统要求下,大大降低去模糊处理的计算量和操作时间,从而提高捕获速度.