基于异步通信链路的星间基线精密测量技术研究

卫星成员之间信息共享、星间基线测量是分布式航天器(Distributed Spacecraft,DS)实现多星协同完成天基虚拟探测任务的关键技术。该文提出一种分布式航天器星间通信/基线测量的综合链路体制,重点研究了基于星间异步通信链路的双向异步传输帧非相干扩频测距的方法,详细给出算法的计算公式推导和模型误差分析。技术验证系统的实验结果表明该文提出的方法性能指标先进、信道利用率高、功能集成度高,为型号任务提供了一种先进的设计理念。     

基于伪码测距的光纤双向时间比对技术

针对分布式雷达组网等对高精度时间同步的需求,在基于伪码测距的卫星双向时间比对系统基础上,利用光纤双向传输链路替代无线射频传输链路,开展基于伪码测距的光纤双向时间比对技术验证试验,采用单纤双向双波长的光信号传输体制实现了高精度光纤双向时间比对.试验结果表明,在105 km光纤链路上,光纤链路受环境变化引起的时延波动几乎被...     

毫米波星间通信测距一体化技术研究

近年来卫星编队飞行和星间链路技术成为了航天领域的研究热点。在这种趋势之下,需要通过星间的相互通信与相对位置测量来保障编队构型的相对稳定以及实现星间协作。将星间通信和星距测量融合到一体化平台中可以实现通信测距一体化,能够降低负载,符合当前卫星的发展趋势。针对卫星毫米波星间链路设计了一体化波形,同时提出一系列信号处理技术完成波形的同步以及分离,实现了星间通信测距一体化。针对分离波形以及功放非线性对通信信号的影响,使用了基于深度学习的信号检测算法,降低了通信数据的误比特率。仿真结果验证了所设计的一体化波形及信号处理技术在星间链路应用的可行性。     

基于OOK体制空间光非相干测距通信系统设计与实现

面向商业航天用空间激光通信5～10 Gbps星间链路传输速率以及厘米级的星间高精度测距需求,本文分析了目前国内外使用的三种激光通信体制的特点以及应用场景,提出了一种新的OOK体制测距方法,采用FPGA+高精度鉴相器+ADC设计方案,降低了工程应用成本,试验结果表明测距精度小于1 cm;研制了采用本文方法的OOK通信测距单元原理样机,开展了5 Gbps通信码速率下测距精度试验验证,试验中记录了两台样机各自发送测量数据帧和接收测量数据帧的本地钟时间,通过信号处理方法消除系统误差,并开展了包括时钟及PPS不同情况下的测距精度测试、插拔光纤前后的测距精度测试以及断电前后测距精度测试等,测试结果显示各种模式下的测量距离测距精度均优于1 cm.本文的技术可用于星座组网星间激光通信终端的设计与研制中,将有效提升我国激光星间链路的通信及测距能力.     

基于数字相干体制的激光测距数传一体化技术研究与实现

针对传统微波测控通信系统通信速率与测量精度难以同时进一步提升的问题,提出了一种光载波下基于调相体制的高精度测距、测距与通信一体化方法,利用QPSK数字相干激光通信速率高的特点,设计综合信息帧格式,结合双向单程测距与非相干测速,在单个光载波下通过激光通信中的再生时钟得到比特相位级高精度测距信号,实现激光高速通信与高精度测量的一体化,提高信道的集成度。研制了包含两套光学天线及终端的原理样机,验证了星间双向非相干激光链路统一测控与星地双向非相干激光链路统一测控模式,结果表明,在1 550 nm波长无线光信道条件下,测距随机差（1σ）≤1 cm（0.78 cm @6 kHz多普勒动态）,测速随机差（1σ）≤1 cm/s（0.221 cm/s @ 6 kHz多普勒动态）,误码率≤1×10-9狜10 Gb/s单通道传输速率的性能指标,可为激光统一测控系统及激光星间链路设备等提供技术支撑。     

APON宽带接入系统的关键技术

以建立基于ATM的无源光网络（ATM－PON）宽带接入系统基本模型为基础，阐述传输帧格式，结合媒体接入控制（MAC）协议对传输帧结构内信元构成机理进行深入分析；对APON系统在物理层传输上的测距技术、突发模式同步技术、突发信号的收发技术进行了探讨，同时提出设计的基本框架。     

水声测距通信一体化技术分析及试验

根据水声导航与通信一体化设计需求,分析了水声测距通信一体化的技术体制,对水声测距通信一体化共用同步头做了比较,并对线性调频、双曲线调频、伪随机扩频3种同步方式下的测距误差及误码率进行仿真分析,最后采用伪随机扩频同步头的水声modem实物开展水池测试试验,结果表明,采用9阶的m序扩频码时间分辨率为0.5 ms,水声测距通信一体化的测距和通信性能满足预期。水声测距通信一体化技术研究有助于将来研制小型化的水下多功能一体化水声设备。     

基于梳状导频的通导融合测距优化配置方法

针对已提出的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)体制下的通导融合测距算法中存在的通信资源占用率高的问题,提出了基于梳状导频的通导融合测距优化配置方法,在原有的通导融合测距系统上,将测距导频信号分配给部分子载波进行测距信息传输,接收端采用时频域联合...     

面向下一代低低跟踪重力测量的星间激光干涉测距系统误差分析

星间激光干涉测距系统是下一代低低跟踪重力测量卫星的核心载荷,要求实现纳米级位移测量精度.针对此要求,设计了一种具有锁相应答转发体制的激光干涉测距系统,依据系统组成与工作原理推导系统测量原理、频率传递关系,顶层剖析分解激光干涉测距系统中的测量误差项,对各误差项建立预算模型,并进行合理的数值计算,总体实现优于7.5 nm/Hz1/2@0.1 Hz(0.1 Hz为傅里叶频点)的星间距离变化测量精度,满足下一代低低跟踪重力场高精度反演对星间激光干涉测距系统的测距需求.     

APON接入系统在物理层传输上的关键技术研究

以基于异步传送模式(ATM)的无源光网络(PON)基本结构为基础，阐述ATM-PON(APON)宽带接入系统传输帧格式；对传输帧结构内信元构成机理进行了深入分析，并结合媒体接入控制协议(MAC)阐述带宽的动态分配；对基于APON宽带接入系统在物理层传输上的测距技术、突发模式同步技术、突发信号的收发技术和搅码技术进行讨论，同时提出设计的基本框架；APON系统在分光比为1：32时，支持光分支级数可达3级，实现传输距离为20km的多业务、多速率接入。并指出了APON和EPON宽带接入系统待解决的主要问题。