脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法

脉冲超宽带测控新体制可有效提高测控系统的安全性能,且具有潜在的高精度测距能力。为了实现其高精度测距功能,提出了一种基于延迟锁定环路的脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法。该方法在传统伪码跟踪环的基础上进行改进,利用基于非相干积分的非线性反馈环路对接收信号的脉冲相位进行精密跟踪。理论分析和仿真结果表明,该延迟锁定环路可以完成对脉冲超宽带测控信号的时延精密跟踪。与直扩测控信号相比,在相同条件下,脉冲超宽带测控信号的时延跟踪相对误差更大,但由于脉冲宽度很窄,在一定载噪比条件下,其测量精度仍可达厘米量级甚至更高。     

一种组合调制的脉冲超宽带测控信号

将脉冲超宽带（IR-UWB）信号应用于航天测控领域，能够有效提高当前航天测控系统的隐蔽性、抗干扰性和测量性能，具有重要的现实意义。将DS-PAM（Direct Spread-Pulse Amplitude Modulation）调制、TH-PPM（Time Hopping-Pulse Position Modulation）调制的信号和PSM（Pulse Shape Modulation）调制技术组合起来，可构成一种新的组合调制的脉冲超宽带信号，即DS-PAM-TH-PPM-PSM-UWB（Direct Spread-Pulse Amplitude Modulation-Time Hopping-Pulse Position Modulation- Pulse Shape Modulation-Ultra Wideband）信号。利用对数正态阴影模型分析其传输性能，在单频干扰信号条件下分析其抗干扰性能，利用模糊函数分析其测量性能。仿真结果表明，相比于传统的DS-PAM-UWB信号和TH-PPM-UWB信号，该组合信号具有良好的传输性能、抗干扰性能和测量性能，为脉冲超宽带信号应用于航天测控领域提供了更多的选择。     

一种利用混沌同步的测控系统测距方法

当前测控系统普遍采用的伪码测距体制中存在距离模糊问题和同步捕获问题,并且两者的性能要求是矛盾的。利用混沌信号的非周期、自同步和良好自相关特性,提出了将连续混沌信号作为测距信号应用于航天测控系统的方法,分析了该体制的工程应用可行性,并进行了仿真试验,给出了改进相关性能的方法。混沌测距方法相对于伪码测距的优势在于,混沌的同步特性能够自动实现测距信号的同步,省略了测距信号的捕获过程;混沌的非周期性消除了距离模糊。连续混沌信号在测控系统中的应用是可行且有优势的。     

基于通信转发器的扩频测距技术

针对航天器测控中利用卫星通信转发器实现多站测距进行可行性分析,在扩频测距 帧测距原理的基础上,研究利用卫星转发器对上行测距信号变频转发来实现对星测距,同时 对卫星工程测控与应用系统之间上下行链路功率分配、标校方法、地面测量设备组成原理等 关键技术进行分析论述。该测距方案突破了传统多站测距时受卫星应答机配置数量的限制条 件,实现多站同时测距后,可以提高测距精度和定轨精度,降低对设备测角精度的要求,减 少测轨时间,有效缓解测控设备资源紧张的状况,同时该测距方式还可作为应答方式侧音测 距的有效技术备份手段。     

航天扩频测控通信系统的系统捕获

介绍了微波统一测控系统的捕获方法。同时提出了扩频测控通信系统在系统捕获中的新问题。给出了建立在扩频信号快速捕获基础上的扩频测控通信系统的系统捕获新方法。     

航天扩频测控系统中非相干伪码测距跳值问题分析及对策

介绍了扩频测控系统中非相干伪码测距的原理,针对航天测量船在海上校飞过程中出现的非相干伪码测距跳值问题进行了分析与研究,并从测量船测控设备软件和参数设置等方面提出了解决措施.     

一种抗多径效应的非相干无人机测距方案

多径效应是造成无人机测控系统可用性降低的重要原因之一。为了降低多径效应对无人机（UAV）测控系统的影响,提出了一种非相干测距技术方案。该方案利用了单载波频域均衡（SC-FDE）技术以及优化遥控帧与伪码速率关系及发送位置的方法,降低了机上测距数据下传误码率,同时提高了机上采样精度。经仿真验证,在反射路径信号比直达路径小6 dB且信噪比大于7 dB时,系统的测距精度满足无人机测控系统的指标要求。     

多径信号对伪码扩频测距系统性能的影响

分析了多径效应对伪码扩频测距精度的影响,研究了航天测控系统中多径信号的特征,建立了系统的信道模型。利用MATLAB搭建仿真平台,比较了不同环境下多径效应对测距精度的影响。仿真结果表明：测距误差的均值和抖动随着信噪比的增大而减小,莱斯因子越大,测距误差的均值越小;而多径信号的相对延迟越大,多径信号的数量越多,测距误差的抖动越大。     

深空测控系统测距信号体制分析

深空测控通信中，接收信号微弱，信号时延巨大，使得深空测控与地球轨道航天器的测控有很大差异，选择合理的测距信号体制，对深空测控系统具有极其重要的意义。在对NASA及ESA的几种测距信号体制进行介绍的基础上，分析比较了几种深空系统测距信号体制，并对深空测控系统测距信号体制提出初步想法。     

航天测控单脉冲跟踪系统干扰分析

针对航天测控单脉冲跟踪系统的抗干扰问题,通过对雷达系统单脉冲对抗技术分析,从信号形式、测控体制、天线与目标运动特性、任务实施以及地面跟踪站布署等方面讨论了航天测控单脉冲系统对抗特点,分析了可能的干扰平台,给出了干扰强度估算公式和扩频体制下有效干扰的约束条件,就交叉眼干扰、AGC干扰和延迟转发干扰对航天测控单脉冲跟踪系统的影响进行了探讨,为航天测控单脉冲系统对抗问题构建了基本的研究框架。     

测控通信系统射频资源可重组技术

测控通信系统的资源重组将是飞行器测控通信系统的发展方向。在中频实现测控终端重组的基础上,通过对射频重组构架的分析,得出了射频交换网络的性能和射频远距离传输的性能直接影响射频重组的可行性,提出了一种可行的全系统资源重组的测控体系构架,即采用微光电子射频交换网络与射频光波传输技术实现射频信号大规模交换及远距离传输,再结合中频重组以实现全系统资源重组,并对相关性能进行了分析。所提出的设计思路可供测控通信系统实现全体系的资源重组借鉴及参考。     

一种应用于深空通信的微弱信号捕获算法

针对低信噪比、高动态条件下深空测控通信信号捕获概率低以及复杂度较高的问题,首先分析了深空测控通信信号捕获的难点以及信号循环平稳特性,然后在此基础上提出了一种基于循环相关的新算法。计算机仿真结果证明新算法捕获门限达24 dBHz,适应频率动态达800 Hz/s;新算法较传统的捕获算法,在相同门限条件下的频率动态适应范围提升了约两个数量级。该方法已被应用于我国第一个深空测控站的建设,工作性能稳定可靠,有效地解决了低信噪比下深空站抑制载波信号的捕获问题。     

采用压缩感知的标准测控信号处理

针对测控通信信号接收端存在数据大量冗余的问题,利用标准测控信号在频域上的稀疏性,采用压缩感知的理论进行前期处理。分别考虑了只存在测距音、只存在遥测信号和两类信号都存在等三种条件下的信号处理问题。通过改变稀疏度的大小,可以在不影响解调性能的条件下,大幅度降低接收端所需要的采样率,并且达到消除系统中不需要的谐波的目的。仿真验证了方法的有效性,同时说明利用压缩感知技术,将为测控通信系统的射频直接采样和处理提供一种高效的方式。     

分布式航天器系统的测控网络架构与关键技术

针对航天器测控资源消耗随目标数量的增长而快速上升的问题，提出了分布式航天器系统的测控网络架构构想，并梳理了关键技术及解决途径。该网络从逻辑上分为控制面和业务面，两个面分别采用不同的组网方式各司其责，通过业务面的不同子网同时响应多个不同应用，从而实现了编队航天器等集群目标同时测控与信息交互的目标，解决了传统测控中心集中式带来的问题，满足了测控与管理在可达性、可靠性等方面更高的要求。     

采用压缩感知的直扩测控信号处理

鉴于扩频测控系统宽带化带来的高速采样压力和高数据率问题,研究了基于压缩感知的直扩测控信号处理方法。通过深入分析直扩测控信号稀疏性,构造了延时-多普勒基字典,提出了基于压缩感知直扩测控信号处理框架,并针对直扩测控信号特点给出了改进正交匹配追踪重构算法,最后针对该信号处理方法的可行性和性能分别进行了仿真实验。仿真结果不仅验证了方法的可行性,同时表明可以在不影响解调性能条件下大幅度降低采样率或数据率,并具有一定的降噪效果,这将为直扩测控通信系统提供一种高效的模数转换和同步解调处理方式。     

宽带直扩信号的随机解调压缩采样方法

为了有效解决扩频测控通信系统宽带化带来的高速采样压力和高数据率问题,提出了基于压缩感知的直扩信号随机解调压缩采样方法。通过对模拟信号压缩采样原理进行研究,深入分析和推导随机解调采样原理及其数学模型,提出了基于压缩感知的直扩信号采集系统构架,并对压缩比取值影响因素进行了分析;给出了随机解调压缩采样系统硬件实现方案,并对其可行性进行了分析;最后对所提出的直扩信号压缩采样方法的性能进行了仿真分析。仿真结果表明,压缩采样系统可以实现直扩信号的压缩采样处理,并能够高精度重构原信号,但重构信号的解调门限会随压缩比增大而相应提高,这是采样率降低所需付出的代价。压缩采样为宽带直扩测控通信系统提供了一种高效的模数转换和同步解调处理思路。