一种脉冲超宽带测控信号捕获方法

脉冲超宽带测控系统作为一种航天测控新体制,可有效提高系统的隐蔽性和抗干扰性。该文针对脉冲超宽带测控信号的捕获问题,提出利用基于部分匹配滤波与快速傅里叶变换(Partial Matched Filtering and Fast Fourier Transform, PMF-FFT)的捕获方法完成对脉冲相位、伪码相位和多普勒频率的3维捕获。又针对搜索空间大、捕获时间长和多普勒频率估计精度低的问题,提出了一种改进的捕获方法。该方法采用两步捕获法对时延相位进行捕获,同时利用修正的Rife算法对多普勒频率进行进一步精细估计。仿真结果表明,该方法可有效提高捕获速度,减小捕获时间,且能显著提高多普勒频率估计精度。     

脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法

脉冲超宽带测控新体制可有效提高测控系统的安全性能,且具有潜在的高精度测距能力.为了实现其高精度测距功能,提出了一种基于延迟锁定环路的脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法.该方法在传统伪码跟踪环的基础上进行改进,利用基于非相干积分的非线性反馈环路对接收信号的脉冲相位进行精密跟踪.理论分析和仿真结果表明,该延迟锁定环路可以完成对脉冲超宽带测控信号的时延精密跟踪.与直扩测控信号相比,在相同条件下,脉冲超宽带测控信号的时延跟踪相对误差更大,但由于脉冲宽度很窄,在一定载噪比条件下,其测量精度仍可达厘米量级甚至更高.     

一种组合调制的脉冲超宽带测控信号

将脉冲超宽带(IR-UWB)信号应用于航天测控领域,能够有效提高当前航天测控系统的隐蔽性、抗干扰性和测量性能,具有重要的现实意义.将DS-PAM(Direct Spread-Pulse Amplitude Mod-ulation)调制、TH-PPM(Time Hopping-Pulse Position Modulation)调制的信号和PSM(Pulse Shape Modulation)调制技术组合起来,可构成一种新的组合调制的脉冲超宽带信号,即DS-PAM-TH-PPM-PSM-UWB(Direct Spread-Pulse Amplitude Modulation-Time Hopping-Pulse Position Modulation-Pulse Shape Modulation-Ultra Wideband)信号.利用对数正态阴影模型分析其传输性能,在单频干扰信号条件下分析其抗干扰性能,利用模糊函数分析其测量性能.仿真结果表明,相比于传统的DS-PAM-UWB信号和TH-PPM-UWB信号,该组合信号具有良好的传输性能、抗干扰性能和测量性能,为脉冲超宽带信号应用于航天测控领域提供了更多的选择.     

一种利用混沌同步的测控系统测距方法

当前测控系统普遍采用的伪码测距体制中存在距离模糊问题和同步捕获问题,并且两者的性能要求是矛盾的。利用混沌信号的非周期、自同步和良好自相关特性,提出了将连续混沌信号作为测距信号应用于航天测控系统的方法,分析了该体制的工程应用可行性,并进行了仿真试验,给出了改进相关性能的方法。混沌测距方法相对于伪码测距的优势在于,混沌的同步特性能够自动实现测距信号的同步,省略了测距信号的捕获过程;混沌的非周期性消除了距离模糊。连续混沌信号在测控系统中的应用是可行且有优势的。     

利用帧头消除测距时标整周期滑动的方法

在弹载扩频脉冲应答式测距系统中,应答机直接利用捕获脉冲作为时标信号进行测距。此法在高信噪比时测距精度较高,但在低信噪比时,伪码同步脉冲的抖动较大,同时捕获脉冲会产生整数个伪码周期地滑动,导致测距误差较大。为了提高测距精度,提出了一种利用帧头消除脉冲应答式测距时标整周期滑动并降低时钟抖动的方法。在获得伪码捕获脉冲并检测到帧头后,应答机才启动应答信号,可有效降低低信噪比时的测距误差。     

冲击脉冲精密定位技术研究

介绍了超宽带脉冲精密定位信号形式。给出了基于超宽带脉冲信号的测距定位实现原理,以及基于最大似然估计的脉冲位置捕获方法。提出了一种脉冲早迟跟踪环路的实现方法。计算了高斯白噪声下环路的跟踪精度,并进行了相关性能分析。     

匹配滤波器捕获同步的超宽带通信系统设计

针对并行结构的匹配滤波器捕获电路存在同步漏捕和计算精度不高等缺点,采用了串行匹配滤波器来实现突发同步捕获,对同步捕获中涉及的三角模板互相关选相特性、四积分器合成本地模板脉冲的原理进行分析研究.超宽带通信系统电路模型测试表明,通信系统在短距离收发测试过程中接收信号能很好地解调出同步序列,效果良好.     

超宽带无线通信与声表面波宽带信号处理技术

介绍了超宽带(UWB)无线通信的技术及特点,与传统窄带无线系统进行了性能比较,指出了超宽带无线通信四大关键技术是:超宽带无线通信脉冲信号的波形设计;超宽带无线通信脉冲信号编码与调制方式;超宽带无线通信信号的检测;超宽带无线通信系统中的同步捕获技术;分析了超宽带尤线通信系统军用的潜在市场,最后阐述了SAW宽带信号处理技术在UWB通信系统中的应用.     

高速UWB-PPM信号传输的并行捕获与检测技术

高速(≥100 Mbit/s)超宽带一脉冲位置调制(UWB-PPM)信号传输是实现超宽带(UWB)室内通信的关键技术.文章结合UWB二元脉冲位置调制(PPM)的信号特征,采用多个并行积分器捕获簇脉冲能量取得快速同步,同时完成PPM的射频同步检测.系统传输试验与系统仿真表明,这种检测方式在室内多径信道下有良好的抗码间干扰能力.     

组合扩频信号设计及抗干扰处理方法

目前航天测控系统中广泛采用的直接序列扩频体制具有抗干扰能力不足、容易被截获的缺点。针对这个问题,设计了一种适用于航天测控的跳频直扩组合扩频信号体制,其最主要的特点是采用跳扩结合的方法提高了信号的抗干扰性能,并且在跳频的同时保持了载波相位的连续性。对所设计波形在各种情况下的抗干扰能力进行了分析,同时给出了在不同干扰下的具体处理方法。从分析可以看出,与直扩体制相比组合扩频体制的抗干扰能力和抗侦破能力都有了明显提高,是提高航天测控系统抗干扰能力的重要途径。     

基于Web的多体制中频测控一体机设计与实现

从国外引进的地面测控设备在国内测控相关业务中广泛使用,其功能完备,但也存在系统集成度低、连接关系复杂、信号中继环节多等影响系统整体可靠性的弊端,并且成本高昂。针对高集成、小型化、智能化的测控设备需求,研究了嵌入式Web和软件无线电技术,提出了基于Web的多体制中频测控一体机设计与实现方案,测控一体机的核心功能是实现统一S频段、统一C频段和非相干扩频测控体制的遥控信号调制、遥测信号解调,以及测距测速。同时,设备还集成了信号源、功率计和频率计的部分功能,可实现对输入信号功率、频率和信噪比的测量。通过嵌入式Web设计,设备参数可以灵活动态配置,能够完成卫星地面测试、测控模拟和地面站测控等相关业务。     

测控通信系统射频资源可重组技术

测控通信系统的资源重组将是飞行器测控通信系统的发展方向。在中频实现测控终端重组的基础上,通过对射频重组构架的分析,得出了射频交换网络的性能和射频远距离传输的性能直接影响射频重组的可行性,提出了一种可行的全系统资源重组的测控体系构架,即采用微光电子射频交换网络与射频光波传输技术实现射频信号大规模交换及远距离传输,再结合中频重组以实现全系统资源重组,并对相关性能进行了分析。所提出的设计思路可供测控通信系统实现全体系的资源重组借鉴及参考。     

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。     

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。     

基于USB3.0接口高速数据采集系统的设计

针对当前爆炸场测量中存在存储测试系统数据传输慢,经常出现丢点问题,综合运用数据采集技术、存储测试技术,设计了一种基于USB3.0的高速数据采集系统,采用并行采样技术,用两片采样率高达500 Msample/s的A/D芯片,实现高速并行数据采集,该采集系统将在XX爆炸威力试验场的模拟信号,经过模数转换送入FPGA中,再通过USB3.0接口高速传输给上位机,数据存储采用分时存储技术;该设计方法有效地解决了大容量数据采集过程中的数据的高速传输和存储问题。     

采用压缩感知的标准测控信号处理

针对测控通信信号接收端存在数据大量冗余的问题,利用标准测控信号在频域上的稀疏性,采用压缩感知的理论进行前期处理。分别考虑了只存在测距音、只存在遥测信号和两类信号都存在等三种条件下的信号处理问题。通过改变稀疏度的大小,可以在不影响解调性能的条件下,大幅度降低接收端所需要的采样率,并且达到消除系统中不需要的谐波的目的。仿真验证了方法的有效性,同时说明利用压缩感知技术,将为测控通信系统的射频直接采样和处理提供一种高效的方式。     

采用压缩感知的直扩测控信号处理

鉴于扩频测控系统宽带化带来的高速采样压力和高数据率问题,研究了基于压缩感知的直扩测控信号处理方法。通过深入分析直扩测控信号稀疏性,构造了延时-多普勒基字典,提出了基于压缩感知直扩测控信号处理框架,并针对直扩测控信号特点给出了改进正交匹配追踪重构算法,最后针对该信号处理方法的可行性和性能分别进行了仿真实验。仿真结果不仅验证了方法的可行性,同时表明可以在不影响解调性能条件下大幅度降低采样率或数据率,并具有一定的降噪效果,这将为直扩测控通信系统提供一种高效的模数转换和同步解调处理方式。     

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。