CCSDS建议的再生伪码测距性能分析

CCSDS(国际空间数据系统咨询委员会)于2009年3月发布了伪码测距的蓝皮书,规定了再生伪码测距的技术要求。我国正在研制的深空应答机和深空站测控设备要求具备再生伪码测距功能,同时为了实现国际联网,伪码测距系统需满足CCSDS建议的要求。为给我国深空测控设备伪码测距系统的研制提供设计依据,通过分析伪码特性和伪码捕获跟踪方法,推导得到伪码测距的捕获性能和跟踪性能。分析得到的性能与CCSDS建议书一致,可作为我国深空应答机和深空站测控设备伪码测距系统设计的参考。     

一种再生测距伪码的自适应捕获技术

深空探测距离远,适合使用再生伪码测距技术。针对空间数据系统咨询委员会（CCSDS）提出的T2B测距复合伪码,计算了其6个子码在不同延拓周期下的相关值,推导了星上相关运算前信号噪声的分布形式。在对判决量统计特性分析的基础上,采用最大似然估计准则（MLE）对噪声标准差进行了合理估计,通过噪声标准差估计了判决门限,并采用奈曼...     

利用AOS插入业务实现伪码测距的实验验证

通过搭建桌面联试系统对利用高级在轨系统(AOS)插入业务实现伪码测距方案进行实验验证。实验系统包括星上插入和地面提取2个过程。用设计电路模拟测距环路，主要验证测距伪码在插入和提取过程中处理时延的稳定性。实验结果表明，时延的稳定性能够满足测距要求。由此说明插入法可用于伪码测距。     

一种深空再生复合伪码测距信号的自适应捕获跟踪技术

再生复合伪码非常适合于深空测距。分析了复合伪码的相关特性和典型伪码跟踪环的结构,提出了一种通过相位误差过零检测进行码环带宽自适应调整的算法,进而实现测距信号的自适应捕获和跟踪。仿真结果表明算法能使环路的相位误差方差减小6～ 7倍。
     

基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术

在航天扩频测控系统中，伪码测距技术可以有效避免相位模糊，但是码长也限制了其相位测量精度，而载波测距技术则具有更高的相位测量精度。针对扩频测控体制，提出了一种基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术，该技术利用锁相环获得的载波相位对伪码值进行平滑，在保留伪码测距无相位模糊特性的基础上进一步提升测量精度，从而减小测距接收机的随机误差。仿真结果和试验数据表明:该方法能有效提高星地测距精度，测量精度达到毫米量级，具有很强的实用价值。     

伪码测距信号波形设计

在伪码再生测距中，码跟踪环的跟踪性能是决定测距精度的关键，而不同的码片波形对码跟踪环性能的影响存在差异。针对适合再生测距的码跟踪环，并且对波形限定相同带宽的条件下，对不同波形测距信号对码跟踪环跟踪性能的影响进行了分析和仿真，结果显示跟踪性能与不同波形下环路S曲线的特性相关。根据比较结果，提出了最佳的伪码测距信号波形，为实际工程中伪码波形的选用提供了依据。     

伪码测距中处理速率对再生时钟抖动性能的影响

在微小卫星再生伪码测距中,码同步环的跟踪性能是决定测距精度的关键,而数字处     

对GPS信号的干扰技术研究

分析了常用的几种GPS干扰技术 ,对它们的特点和使用条件进行了讨论 ,然后从转发式干扰出发 ,提出了一种经改进的干扰技术———伪码滑动搜索干扰 ,它具有干扰功率小、干扰范围可以控制的特点 ,最后对这种干扰技术进行了仿真研究     

星间链路测量中的载波相位测距算法研究

运用双频伪码/载波相位组合方式求解整周模糊度的方法实现星间链路中的载波相位测距。在双频伪码/载波相位组合原理的基础上,对不同组合方式下的测量误差进行分析,并研究了增大载波频率时的载波相位测距手段。仿真结果表明,算法能得到较准确的整周模糊度值和精度较高的测距值,实现了载波相位高精度测距。     

伪码辅助载波星间自主测距技术

提出了一种存在弱相对运动的卫星之间基于载波高精度自主相对测距技术,它借助伪码测距技术所得到的粗测距离和cm级测距精度选择载波频率,消除了载波测距中存在的整周模糊度问题,避开了复杂的整周模糊度求解算法;借助伪码高精度时间差测量技术,使不同卫星上面伪码和载波相位观测时间之差的测量精度(标准偏差)优于0.1 ns,并使得星间钟差可忽略不计。最终测距3σ精度有基于伪码的cm级提高到了mm级。文中不仅分析了相对静止时卫星间的距离测量精度,而且分析了存在弱相对运动(相对运动速度不大于10 m／s)时卫星间距离测量精度。理论分析和工程可实现性分析都表明：该技术切实可行且易于实现。     

伪码测距抗干扰容限分析

统一考虑射频干扰对伪码测距系统中码环稳定性能和测距精度性能的影响,推导并定义了系统稳定性能容限和测距精度性能容限,综合这两个容限给出了一定测距精度指标约束下的测距抗干扰容限。同时,设计了容限参考因子以定量分析两个性能容限对测距抗干扰容限的影响,并给出了一定应用场景中的容限和参考因子的快速计算方法。本文还针对窄带干扰环境,给出了更加简捷的分析方法,并通过数值分析进行了具体说明。测距抗干扰容限的分析与设计,科学全面且简捷高效,能够有效指导伪码测距系统的结构参数设计与系统性能评估。     

基于FM—AM转换的伪码调相-载波调频复合引信信号的脉内特征提取研究

伪码调相和载波调频复合信号因具有好的距离、速度分辨率和测速测距精度，所以广泛应用在雷达和引信中。在电子对抗中为了实施欺骗性干扰，必须有效地提取复合信号的参数特征，为此本文研究了FM-AM转换时频分析的理论及其实现方法，并利用该方法对伪码调相-载波调频复合信号进行了脉内特征分析。具体包括伪码调相正弦载波信号、伪码调相复合正弦调频信号及伪码调相复合线性调频信号。仿真结果表明，在信噪比为5dB时，利用FM—AM转换时频分析技术，不但可以提取载波调频的特征信息，而且能够有效提取伪码的特征信息。     

基于AO S建议的伪码测距研究

在介绍AOS建议的基础上,分析航天测距面临的新问题、新要求和现行测距伪码传输方式的优缺点。提出AOS建议下伪码传输的一种新方案,对该方案的可行性进行详细论证,并设计实现框图。同时对使用该方案可能出现的问题也作了初步的分析,并提出解决途径。     

BOC导航接收机伪码测距零值分析

伪码测距零值是现代卫星导航领域的重要指标,目前对于高精度BOC导航接收机的信道建模和仿真尚没有一般性的量化分析方法。针对这种情况,提出了基于副载波相位消除跟踪算法的零值估计模型,并推导了任意信道特性滤波器与伪码测距零值的关系式,然后定量地分析了信道特性对于测距零值的影响;最后在软件接收机上进行了仿真检验。     

伪随机脉位调制与单极性伪码调相复合体制引信

伪码调相引信抗干扰能力较差，伪随机脉位调制与单极性伪码调相复合引信是伪码复合体制引信发展的一个重要方向，有必要对该体制引信进行研究。首先给出了伪随机脉位调制与单极性伪码调相复合引信的数学模型，得出了相应的模糊函数、绘制了模糊图的中心部分，接着设计了基于FPGA／CPLD的系统实现原理框图，论证了单极性伪码应用及二次混频法抑制多普勒频率两个关键技术的可行性，并简单介绍了数字相关的思想及其实施。研究表明，该体制引信有良好的整体性能和现实的工程应用前景。     

基于FM-AM转换的伪码调相-载波调频复合引信信号的脉内特征提取研究

伪码调相和载波调频复合信号因具有好的距离、速度分辨率和测速测距精度,所以广泛应用在雷达和引信中。在电子对抗中为了实施欺骗性干扰,必须有效地提取复合信号的参数特征,为此本文研究了FM-AM转换时频分析的理论及其实现方法,并利用该方法对伪码调相-载波调频复合信号进行了脉内特征分析。具体包括伪码调相正弦载波信号、伪码调相复合正弦调频信号及伪码调相复合线性调频信号。仿真结果表明,在信噪比为5dB时,利用FM-AM转换时频分析技术,不但可以提取载波调频的特征信息,而且能够有效提取伪码的特征信息。     

伴星测距数传一体化系统研究

提出了在空间站通信系统中将测距和高速数传功能一体化的新方案,其原理是利用AOS （高级在轨系统）插入服务实现统一信道中伪码测距。对其实现原理进行了详细的分析 ,表明该方案原理简单,便于实现。最后通过仿真实验,验证了此方案的可行性和有效性。     

基于伪码锁相技术的高精度测距修正方法

双向单程体制星间通信测距接收机中,基带负责通信测量的现场可编程门阵列(FPGA)工作时钟通常与外部时频单元送给接收机的10.23MHz时钟是异步关系,这样会导致FPGA内部产生的测距时刻与10.23MHz产生的测距时刻(即秒脉冲上升沿时刻)不完全同步,为了以时频单元输入的测距时刻为基准,需要对FPGA内部产生的测距时刻与时频单元产生的测距时刻进行同步处理。文章提出一种采用伪码锁相跟踪测量的测距修正方法,用FPGA的工作时钟去采样跟踪时频单元10.23MHz时钟,最终输出测距时刻脉冲和相位差,其中测距时刻脉冲用于采样测距信号,而相位差则转换为时间差用于对测距结果进行修正。经理论分析、仿真及FPGA验证,结果表明:此方法可以实现两个异步时钟测距时刻的高精度同步,测量精度高可达皮秒量级,且实现简单,占用FPGA资源较少。     

单音干扰下扩频测控信号伪码跟踪性能研究

扩频测控信号的伪码跟踪性能直接关系到测控系统的测距精度。以伪码跟踪环中鉴相曲线平衡点的过零偏移为研究对象,推导了音频干扰条件下扩频测控信号伪码跟踪的干扰最大误差;并针对干扰最大误差需考虑具体鉴相算法的特点,提出基于相关曲线主瓣的二阶中心矩扩展因子的性能评价方法。该方法利用伪码相关曲线主瓣在干扰前后的畸变情况,反映干扰对伪码跟踪性能的影响。仿真分析表明,干扰最大误差的理论及仿真结果和二阶中心矩扩展因子所得结论一致,从而验证了干扰最大误差理论的正确性以及所提性能指标的有效性。     

高功率放大器和带宽对恒包络导航信号的影响分析

随着GPS导航系统的现代化、伽利略和北斗导航系统的发展,为了提高频谱利用率,往往需要在一个频点上发射多路导航信号。非恒包络信号通过非线性放大器后,放大器的AM/PM效应会使导航信号的功率谱扩展,伪码相关函数畸变,造成跟踪精度的恶化。因此,多路导航信号的复合要进行恒包络处理,然而有限的带宽会使导航信号的恒包络特性恶化。首先建立导航信号非线性失真的一般模型,分析放大器非线性效应造成的星座图发散、功率损失与伪码跟踪误差;然后以伽利略系统信号为例,通过仿真给出伪码跟踪误差、功率损失与滤波器带宽、放大器功率输出回退之间的定量关系。研究结果对实际工程中导航信号带宽、放大器工作点的选取有重要的参考价值,对我国导航系统下行信号体制的设计有一定的借鉴意义。