适用于CEI的GEO卫星相时延解算方法及试验

为解决在实际航天任务中利用连线干涉测量(CEI)技术进行高精度GEO卫星定轨以及共位GEO卫星相对定位时面临的载波相位整周模糊度难题，提出了一种基于卫星下行信号的多弧段融合相位模糊度解算方法，它通过相邻多弧段载波相位值和窄带信号群时延值的融合处理可精确获得无模糊载波相时延观测量。对提出的方法进行了性能仿真和实际外场试验验证，结果表明：在20 km基线上，利用北斗GEO卫星的伪码测距信号和天链卫星的测控信号均成功实现了S频段解载波整周相位模糊，相时延测量精度优于0.1ns，对应GEO卫星定轨精度优于54 m。该方法在国内首次实现了在几十km基线量级上利用几百kHz窄带测控信号获得无模糊载波相时延，具有较好的工程应用前景。     

基于CEI的高精度相位干涉测量试验

基于被动式干涉测量的卫星轨道测定在测量精度、星上资源利用等方面具有明显优势。首先阐述群时延辅助的高精度相位干涉测量算法,然后利用连线干涉测量(CEI)系统对地球同步轨道(GEO)卫星实施观测试验,最后对试验数据进行相位干涉测量处理与轨道符合验证。结果表明,相位干涉测量可以获得皮秒量级的随机误差,远远优于群时延随机误差;修正系统性误差后,干涉测量得到的几何时延与卫星精密星历得到的理论几何时延差异仅约0.1ns,为利用干涉测量技术实现高精度卫星轨道确定奠定了基础。     

用于通信卫星的宽带微波光子链路性能研究与验证

随着卫星通信技术的飞速发展,以及卫星多功能融合技术的需求,未来卫星通信正朝着多频段、大带宽、多波束、配置灵活的方向发展,这对传统基于电子技术的卫星载荷多格式多频段信号接收及中继转发提出了挑战.本文利用微波光子技术格式透明、工作频段透明的优势,给出了基于微波光子技术的宽带通信卫星载荷结构,该结构在采用传统微波高功率发射及多路信号合成基础上,引入微波光子技术进行多格式多频段微波信号的光调制、光域微波信号宽带接收及转发.在此基础上建立了相应的用于宽带通信卫星的微波光子链路测试验证系统,对诸如噪声系数、系统线性特性及宽带信号传输特性等主要性能进行了详尽的分析与验证,测试结果表明该系统在S/C/Ku/ka频段具有良好的宽带线性特性和传输性能,且该性能与系统的调制灵敏度和解调灵敏度密切相关.     

基于单基线干涉测量的GEO卫星轨道测定与验证

干涉测量具有被动式测量特点,对空间非合作目标轨道监测具有天然优势。利用5.5公里基线干涉测量系统,针对GEO卫星开展了差分干涉测量实验。引入群时延辅助的相时延处理技术,GEO卫星干涉测量噪声约9.4ps。基于"2小时标校-13小时跟踪-2小时标校"的长时差分观测模式,GEO卫星干涉测量误差约0.267ns,定轨解算星历与精密星历最大径向偏差为35.7公里。结果表明,单基线干涉测量可以收敛解算GEO卫星轨道,实现较高精度的GEO卫星轨道被动式监测。     

数字相关法测时差的工程实现

时差测量精度是定位技术的关键指标。传统模拟法的时差测量精度随输入信号的沿宽加大而变坏(相同信噪比),当信号沿宽达到1500ns时,其时差测量精度已不能满足定位系统的要求。而数字相关法能适应不同沿宽的雷达信号时差的高精度测量。介绍了利用A/D、DSP和FPGA等器件搭建的硬件系统来实现数字相关法时差测量的方法。重点讨论了A/D采样模式、数字滤波、相关算法简化、插值技术及最终数据的统计处理。该方法具有一定的普遍适用性。     

群时延对测距误差的影响

基于直接序列扩频体制的伪距测量在卫星导航、雷达、航天测控、深空探测等领域获得了广泛的应用。射频链路,滤波器等引入的系统群时延会对扩频信号的传输时延产生影响,进而影响延迟锁定环(DLL)的伪距测量结果。文章首先介绍了群时延的概念和表达式,然后设计了满足仿真要求的群时延滤波器,建立了扩频信号的捕获、跟踪、测距模块,将群时延对接收机的影响量化到相关峰以及跟踪测距阶段的测距误差上。仿真结果表明,线性群时延(1阶)和抛物线群时延(2阶)对伪距测量的影响最大。     

BPSK调制器发射时延的一种高精度标定方法

在高精度卫星测控、导航定位等领域，系统设备的绝对时延是影响精度的主要因素之一。示波器方案是目前能够测量BPSK调制器调制信号输入端到射频信号输出端的时延的唯一方法。文章提出采用宽带数字存储示波器结合包络检测信号处理技术，以提高调制器时延测量的精度，标准不确定度可优于50ps，避免了手工测试的主观不确定性。该方法也可推广用于变频器时延的精确测量。     

适用于我国海洋卫星的雷达高度计

在简述国外卫星雷达高度计技术和我国海洋动力环境卫星对高度计的需求基础上，建议了一个Ku频段、单频、采用固体功放和数字chirp技术，MFT跟踪算法，体积和重量较小，适用于我国海洋二号应用的雷达高度计方案。     

基于单脉冲跟踪体制的V频段宽带角跟踪 接收机设计与验证

随着高通量通信卫星系统对星间数据传输速率需求的不断提高,星间链路的工作频段将由Ka频段逐渐向频率资源更加丰富的毫米波频段发展。为了满足星间链路对毫米波频段自动角跟踪系统的发展应用需求,给出了一种基于单通道单脉冲角跟踪技术的V频段宽带角跟踪接收机的设计方案。采用LTCC和MCM技术实现了V频段接收组件的集成一体化设计;采用基于IQ正交混频的跟踪调制器结合数字相位补偿的单通道单脉冲角误差信号处理技术完成了宽带输入信号的角误差信号解调。在产品研制基础上,搭建了V频段角跟踪接收机测试系统,测试结果表明该V频段宽带角跟踪接收机可以完成对-95dBm~-55dBm输入信号电平范围内多种宽带数据传输信号的角误差信号解调,角误差信号抖动优于±250mV;表征输入信号电平强弱的AGC遥测电压随输入信号电平的增大而单调递增,各项指标满足V频段星间链路建链需求,为我国后续将要发展的毫米波星间链路系统奠定了扎实的技术基础。     

北斗2导航卫星星间测距与时间同步技术

针对北斗2导航卫星之间通过星间链路进行距离测量和时间同步以实现星座自主导航功能,提出了一种动态环境下基于伪码高精度距离测量和时间同步技术.它根据狭义相对论中光速不变基本原理,扩展了静态环境下双向测距和时间同步(Two-Way Ranging and Time Transmit,TWRTT)技术,使之适用于北斗2导航卫星这样的动态环境之下.理论、仿真以及工程可实现性分析表明:利用该技术,北斗2导航卫星星间测距精度可达厘米级,时间同步精度优于1ns.     

一种星载遥测采集电路优化设计

为了解决传统卫星平台配套使用的遥测采集模块数字量遥测回传延时、缓存成本高的问题，研制了一款基于FPGA控制、无需硬件缓存的即采即发遥测采集电路。该电路收到遥测请求指令后，可实现模拟量实时采集实时发送，使在相同遥测采集周期的条件下数字量遥测回传的时延明显降低，解除了对存储器件的依赖性，降低了研制成本，可为星务平台提供高实时的遥测参数，为平台更好地实现任务规划提供操作依据。     

Design of phase-locked loop for communication system via on-board signal processing satellites

The energy inconsistency for a multiple access system via an active satellite with simple repeating of signals is claimed. The on-board ideal signal processing algorithm resolving this inconsistency is considered and the optimal group signal processing algorithm in a manner of digital signals shape transformation followed by their time compression is suggested. The necessity for individual clock synchronization of ground stations is shown and the synchronous multiple access system block diagram with an optimal on-board signal processing is discussed.A phase disturbance dynamics of a two-loops clock synchronization system with variable time delay is investigated. A nonlinear differential-difference equation is obtained and for the first order PLL with time delay the exact solutions are found in cases of relay and linear shapes phase discriminator's characteristics. Phase errors' expressions are derived and the main factors of accuracy limiting caused by PLL's feedback time delay are established.     

太阳、地球、卫星相关模拟墓准源

本文主要讨论用于自旋静止气象卫星大回路成像试验的太阳、地球、卫星相关模拟基准源。本基准源是用于测量自旋静止气象卫星星上同步控制系统的性能，检查云图传输系统的同步控制精度，并作为地面测试卫星云图传输性能的基准设备。本文论述了其基本原量，介绍了用数字信号处理器（ＤＳＰ）集成电路ＴＭＳ３２０Ｃ２５实现的方法，并分析了成像精度。     

微型FM/FM副载波解调器的设计与实现

介绍一种应用于FM/FM遥测系统的微型副载波解调器,相时于传统副载波解调器单独使用硬件进行解调处理的模式,系统在硬件上直接对多路副载波信号进行高速采样,然后将数据通过USB2．0总线实时上传到计算机,利用计算机强大的数字运算能力对副载波信号进行解调。这种方式极大地减小了硬件系统的尺寸和成本,并且便于实现对FM/FM遥测信号的存储和进一步分析处理。     

一种基于多相滤波器的信道化数字检波方法

提出了一种基于多相滤波器的信道化数字检波方法,该方法可以满足雷达脉冲检波的实时性和大带宽的要求,抽取运算在滤波之前,运算量小,结构高效,易于在可编程大规模集成电路上实现.     

一种中高速突发QPSK数字解调系统捕获与载波同步算法的研究

文章介绍了一种中高速突发解调处理系统突发捕获与载波同步算法实现,采用相位域突发捕获与同步算法,解决了卫星上行信号幅度变化对突发捕获解调性能的影响,具有突发捕获概率高、载波同步快和解调动态范围大等优点,并且该算法FPGA逻辑资源占用及运行速度在软硬件实现上具有很大优势。     

星间链路发射机时延零值的数字标定算法

The traditional absolute calibration based on oscilloscopic observation is not suitable for crosslink transmitter. A new calibration algorithm is developed by using a digital signal processing technique. The output signal of crosslink transmitter and the pulse per second signal are sampled in synchronization. At first, the delay reference is determined according to straight line fitting for the signal level stepping segment. The sampling data of crosslink transmitting signal is decimated and then phase acquisition processing is made to determine the initial synchronization point. A fine search for the start of the pseudo random code has been processed between front and rear of the initial synchronization point. Finally, the transmitter delay can be obtained according to the sampling frequency and the calibration delay of the test cable and attenuator. Compared with the oscilloscopic observation method, the analysis and test results show that the proposed technique has overcome the faults caused by whole chip ambiguity and the calibration accuracy can be improved by an order of magnitude.     

BDS分集接收机高精度定位技术研究

传统BDS（BeiDou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统）分集接收机在定位时,直接使用每个天线的卫星信号,导致定位位置点不明确,定位精度较低。针对该问题,提出了一种高精度的分集定位技术。首先,给出了一种基于通道码相位的天线时延标定算法,以消除不同天线的硬件时延差异;然后,介绍了一种不依赖于外部姿态信息计算北斗坐标系下天线基线向量的方法,并对计算精度进行了理论分析;最后,介绍了一种考虑天线时延和基线向量的分集定位解算算法,通过将定位结果归算至基准天线,明确了定位位置点,从而提高了定位精度。在室外静态环境条件下进行了对比测试验证,结果表明：该定位技术使BDS分集接收机的定位精度得到了明显提高,达到了单天线的定位精度。