深空测控再生伪码测距技术研究

针对深空测控任务中低信噪比情况下的航天器高精度测距问题,对再生伪码测距技术进行论述。介绍再生伪码测距技术原理,再生伪码测距通过再生方式消除信号上行链路噪声,提高了信噪比,但需要复杂的相关器;分析再生伪码测距采用的陶思沃斯码结构,详细论述再生伪码测距信号的地面上行、星上再生、地面下行处理过程,重点介绍各处理过程中的指标条件,并对再生伪码测距进行误差分析;重点对比分析再生伪码测距与传统透明转发测距,指出前者适合于深空低信噪比条件下的高精度测距,后者适用于近地高信噪比条件下的测距。     

航天器再生伪码测距体制分析

再生伪码测距体制通过对上行伪码测距信号进行恢复,并重新调制到下行载波发送,可以获得可观的测距信号信噪比增益。对这部分增益的合理使用,可以获得较高的测距精度,也可以获得较短的测距时间,还可以提高遥测信号的功率。本文从测距码、捕获时间以及测距信号与遥控/遥测信号之间的相互干扰3方面介绍了再生伪码测距体制。     

CCSDS建议在深空通信导航中的应用研究

结合深空通信导航技术的发展趋势,通过分析CCSDS(空间数据系统咨询委员会)的研究领域、应用CCS-DS建议的空间任务,梳理出与深空通信导航相关的CCSDS建议。详细论述了深空任务中射频与调制、带宽频率调制、再生伪码测距以及相对差分单向测距等技术体制的CCSDS建议内容。并重点分析了CCSDS建议对我国深空测控网建设的影响,提出了我国深空测控设备符合CCSDS标准的技术要求。     

测距误差的群时延特性分析法及其在深空测控中的应用

分析了连续波雷达测距系统中群时延特性对测距精度的影响,采用公式和图解2种方法得到测距误差的估算方法,并结合深空测距信号进行了分析。     

同时传输遥测和伪码测距信号的GMSK技术

介绍了一种同时传输遥测和伪码测距信号的GMSK(高斯最小偏移键控)技术,分析了其调制及解调原理,推导了相关调制、解调及频谱公式,并与UQPSK(非平衡四相相移键控)体制进行了比较。通过对其频谱及误码性能的仿真分析得出,在非线性信道和高码速率下,基于GMSK体制的遥测和伪码测距系统比基于UQPSK体制的系统在包络恒定和频谱利用率方面具有明显优势。     

比相测距系统的天、地零值校准（下）

4 比相测距系统相位匹配(相位色散值)的校准 比相测距系统,不论采用伪码或侧音测距,都是将测距信号按一定方式(调相或调频)调制在载波上经天线发射到空间,再由目标应答机转发回地面接收系统,最后用测量收、发测距信号(伪码或侧音)的相位移(时延)来测定空间目标的距离。由于这种比相测距系统是以测相来实现测距的,测距信号在传输过程(地面→空间→应答机→空间→地面)任何一个环节上所产生的相移都将直接转换为距离测量值。因此,必须采用前节所述的方法首先将应     

脉冲超宽带信号测量性能分析

超宽带技术是一项新兴的无线通信技术,具有极其广阔的发展前景,但目前仅用于室内短距离通信,少见用于航天测控系统。为了将超宽带技术应用于测控系统中,以模糊函数为工具,对脉冲超宽带信号的测量性能进行分析。首先推导矩形脉冲串信号和载波调制矩形脉冲串信号的模糊函数,并对其模糊特性进行仿真分析。在此基础上,主要针对用于测控系统的伪码调制脉冲超宽带信号,利用其模糊函数分析其测距测速性能。结果表明:该超宽带信号具有良好的测距测速性能,其最大无模糊距离为1个伪码周期,最大无模糊多普勒频率为脉冲重复频率的倒数;单脉冲宽度越窄,其测距性能越好而测速性能越差。     

利用高级在轨系统业务实现测控与数传综合

提出了S/X航天测控与数据接收统一信道的概念，确定总体技术方案，并进行了信道设计；重点研究了利用高级在轨系统的插入业务实现伪码测距。     

中国深空网首次△DOR联合测轨试验分析

通过分析中国深空网首次△DOR（Delta Differential One way Ranging,双差分单向测距）联合测轨试验的干涉测量事后数据,重点从观测量随机精度、闭合时延等方面讨论了国内深空网与国内VLBI（Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量）观测网、国内深空网与国际深空网的联合干涉处理情况,并与ESOC（European Space Operation Center,欧洲空间操作中心）数据处理结果进行了比对.试验结果表明：我国深空网已具备独立或联合开展深空探测器导航测轨的系统支持能力;深空站系统具备高速率数据接收、采集、记录、传输能力,采集数据处理精度优于1 ns;深空网干涉测量信号处理中心具备多体制信号的干涉处理分析能力,其分析精度与ESOC处理精度差异在0.1 ns量级.     

伪码精确测距与测控体制探讨

分析了现行连接波测控体制的一些缺点，提出了一种应用短周期伪随机码进行精确测距的方法，该方法可在较低电平条件下很快捕获信号，并进行精确测距；探讨了将伪码扩频体制引入到现行测控系统的方法，给出了该方法的原理图和详细信号设计。     

提高深空异步激光测距精度方法研究

异步激光测距的作用距离远,有望实现对地球同步轨道以及深空航天器的精确测量。在对相关文献深入研究的基础上,全面分析了异步激光测距基本原理,对其钟差和测距公式进行了重新推导,提出了一种适用于深空异步激光测距的精确公式,并给出了迭代求解方法。通过理论仿真分析,在脉冲时间测量误差5ns时,对匀速飞行目标,该方法距离测量精度可达到5～6m,比其他方法高出2～3个数量级。     

一种用于深空测距的数字化锁相环设计

在深空测距中，扩大锁相环捕获范围与提高锁相环对微弱信号检测能力是一对矛盾。为解决这一矛盾，本文提出一种基于频率引导与二次混频的数字化锁相环结构，并对其性能进行理论分析和计算机仿真。仿真结果表明，该锁相环可以很好地在较大范围内实现对微弱测距信号的捕获锁定。该结构已在实际测距接收机中使用。     

Air-Ground, Ground-Air Communications Using Pseudo-Noise Through a Satellite

An air-ground, ground-air communications system that utilizes a satellite and a central control facility is described. The double-hop pseudo-noise system advantages, including equal sharing of power, use of frequency translating repeaters, optimum multipath rejection, and acceptable power densities on the ground are discussed. The selection of code division is presented together with an analysis of signal-to-noise ratios with a varied input. Modulation schemes are discussed, pro and con, and the effective radiated power versus antenna sizes for several combinations are analyzed.     

低测角精度下的轨道确定计算方法

根据单位矢量法测轨原理,给出了在测角精度比较低或没有测角资料的情况下,利用测距、测速资料进行初轨和轨道改进的计算方法。工程实践应用表明,在测角精度比较低而测距、测速精度相对高的情况下,该方法可有效地提高轨道确定的精度。     

USB测距系统差超差分析

针对测控雷达外测精度评估和任务中测距数据系统差超差的问题,进行多项试验和测试,并从机理上进行分析,找出了问题原因,并提出了有效的解决办法。     

利用星间测距的轨道计算方法

基于天基空间监测的技术背景,根据单位矢量法的基本原理,给出了一种在已知目标卫星轨道面的前提下仅利用星间测距对目标卫星进行轨道计算的算法,并对已知轨道面的不同误差大小对定轨精度的影响进行了分析。模拟计算表明,轨道倾角的误差对定轨的精度影响更大。     

航天测控通信系统中的高速数据传输技术

提出了多载波码分多址测控通信系统的概念，该系统不但能完成伪码精确测距，而且能进行高速数据传输。本文对实施方案作了探讨，并对其关键技术进行了分析。     

差分VLBI在深空导航中应用接收机信号形式的选择

讨论了差分VLBI系统在深空探测中应用的几个问题，就标校接收机的带宽设计进行了分析，提出了目标接收机在应用中可能的三种信号形式，并分析了三种信号形式在深空探测中应用的可能性，验算了每种信号形式的性能，并对将来可能使用形式进行了探讨。     

A Delay-Lock Loop for Tracking Pulsed-Envelope Signals

A sampled-data delay-lock loop (SDDLL) which tracks the arrival time of a biphase modulated, pulsed-envelope RF signal is described. A pseudo-noise (PN) code generator is used as the modulation source as in conventional delay-lock loop tracking devices. Time base shifting of the loop's local clock is performed by digital means. The technique permits the use of a stable-frequency clock to maintain accurate timing between timing correction instants. An expression is derived for the standard deviation of the timing error due to additive Gaussian noise at the SDDLL input. Experimental results are then given which include the effects of control-system quantization error on timing jitter. Assuming that the errors due to input noise and quantized timing corrections are independent and additive, the theoretical and experimental results agree to within approximately one decibel.