基于遥测信号的测距技术及其发展趋势

基于遥测信号的测距技术可以有效解决深空测距下行链路同时传输遥测、测距信号时出现的遥测数据传输速率受限、频谱带宽增加等问题，应用前景广阔。介绍了基于遥测信号的测距技术发展历程，重点总结了其中的关键技术，包括上行测距码的选择、遥测帧的设计和传输、PN码相位估计算法，最后探讨了其发展趋势。基于遥测信号的测距技术适应未来深空测距的发展需求，是深空测距的重要发展方向之一。     

一种基于TDOA的多天线联合测角算法

针对分布式多天线系统中传统测角方法存在测量精度偏低、宽带信号不适用等问题，提出了一种基于时延差（Time Difference of Arrival,TDOA）测量的多天线二维测角算法。该算法基于最小二乘原理，综合利用多基线测量结果进行迭代计算，有效提高了估计精度，且无需解模糊。推导了算法的克拉美罗界(Cramér-Rao Lower Bound，CRLB)与均方根误差表达式，讨论了算法的测角性能。当天线数为7、天线间距100 m、时延估计精度优于10 μs时，测角精度接近CRLB，方位角精度优于3°，俯仰角精度优于4°。算法复杂度适中，能够应用到多天线无源侦察、空间目标跟踪等应用中。     

空间信息传输中的多天线技术综述

近年来，空间信息传输中的多天线技术得到了广泛关注和大量研究。首先介绍了多天线技术的信息论基础和演进过程；然后综述了多天线通信和雷达技术的研究进展，包括多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)卫星通信技术、深空天线组阵技术、空间多维协同传输理论与技术、MIMO雷达技术和分布式孔径相参合成雷达技术，分析了其中的关键技术及未来可研究的方向；最后，总结了多天线技术在航天测控领域应用的优势，展望了基于多天线的测控技术。     

一种适用于遥测测距信号的新型码跟踪环

遥测测距技术采用再生伪码作为上行链路信号。针对飞行器现有码跟踪环结构复杂、低信噪比条件下环路跟踪性能差的问题，提出了一种新的基于锁相环的码跟踪环结构，推导了环路的信号处理流程。该结构降低了环路实现的复杂度，改善了低信噪比条件下的相位测量精度，仿真进一步验证了方法的有效性和稳定性，较现有方法在信噪比为-10 dB时能提高1.5×10－3个码片的精度，适合遥测测距技术。     

相关信噪比对天线组阵相位估计性能的影响

传统天线组阵理论为了简化分析，均假设反正切相位鉴别器是一种最大似然估计器，其估计方差能够达到克拉美-罗下界。然而当相关信噪比在中等值以下时，这一假设条件不再适用。为此，分析了相关信噪比对相位估计性能的影响。针对传统天线组阵合成性能分析方法在描述低相关信噪比条件下相位估计性能方面存在的问题，通过引入修正因子，得到了相位估计方差的理论公式，实现了对低相关信噪比条件下相位估计性能的准确描述。     

虚拟化测控站体系结构设计与关键技术

随着测控任务日渐密集，任务类型的多样性、复杂性不断增长，传统测控站封闭的体系结构在应对未来测控需求方面存在较多的技术短板。在对比分析国内外同类技术发展的基础上，提出了以综合基带虚拟化和软件定义网络技术为基础、以资源池为核心的新一代测控站体系结构，分析了测控站功能域与实现方法，设计了基于OpenFlow协议的测控站网络。设计了多星测控实验，验证了虚拟化测控站的优势。实验结果表明，当前商用设备的虚拟化率不低于1.25。     

采用天线组阵辅助的连线干涉测量载波相位解模糊

针对航天器初始轨道精度无法满足连线干涉测量（CEI）载波相位解模糊需求的问题，提出了一种采用短基线天线阵辅助的解模糊方法。从理论上分析了载波相位模糊产生的原因以及不同方向角、不同基线长度条件下解模糊对轨道预报精度的最低要求，对具有代表性的1 km短基线天线阵在主站测距加两基线方向角（Rlm）体制下的定位精度进行了仿真，结果表明，方向角越大，该方法的无模糊基线长度扩展能力越强。最后给出了达到最优测角精度的基线长度设置和解模糊流程。     

伪码信号辅助的CEI载波时延模糊度解算

针对连线干涉测量系统(CEI)在无模型时延或模型时延不准确条件下相位模糊度解算困难的问题，提出了利用伪码测距信号辅助的载波相位模糊解算方法。在测站距离约束下，根据两站所接收伪码信号的相对位置关系计算得到一个时延差作为解载波相位模糊的时延预报值。为了提高解模糊能力，引入了伪码捕获和跟踪的基本方法。仿真分析了不同信噪比下所能达到的最大精度，结果表明在信噪比高于0 dB时，可直接解算S频段的载波相位模糊；在信噪比较低时，可解算宽带群时延的相位模糊。在0dB和-30dB条件下重复试验1 000次，正确率分别达到99.88%和99.91%，证明了算法的有效性。     

采用加权叠加结构滤波器组的子带分割与重构系统设计

子带分割与重构系统是天线组阵系统的重要组成部分。针对传统子带分割与重构系统参数设置不灵活的问题，提出了采用加权叠加(Weighted Overlap-Add,WOLA)结构滤波器组实现子带分割与重构的方法，对WOLA结构的分析滤波器组和综合滤波器组进行推导，利用窗函数法设计具有重构特性的原型低通滤波器，并利用Matlab进行仿真。仿真结果表明，采用WOLA结构子带分割与重构系统增强了参数设置的灵活性，当输入信号是理想无噪信号时，重构误差在5×10-3以内，与离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)多相滤波结构相比，系统重构误差减小了一个量级；当输入带噪信号时，重构误差随着信噪比的增加而降低，当信噪比大于20 dB时重构误差回到5×10-3以内，验证了WOLA结构子带分割与重构系统的可行性和良好的重构特性。     

天地一体化测控网中的随遇接入测控方法

为应对未来航天测控资源不足以及规划调度复杂度高的情况，基于我国当前测控网建设现状和天地一体化航天测控网建设需求构建了基本框架；借鉴地面蜂窝移动通信系统随机接入机制，设计了以随遇接入测控技术为核心的新型测控模式，介绍了其基本思路，给出了新形态下测控实施流程实例，设计了随遇接入测控协议栈体系，并对随遇接入技术用于天地一体化测控网方案中涉及的航天器接入最优化选择策略、全景（空域）多波束多目标同时测控技术研究等关键技术进行了探讨，供后续相关研究参考。