弹载跟踪接收机(VTR)的捕获分析

3.1 引言在这一节中,我们分析VTR的捕获过程。分析的目的,是想说明莫托洛拉公司获得的试验结果,并提出改进捕获程序临界相位的技术措施。图11示出VTR的不可缺少的装置图[1,2]。它是由测距和载波两个环路组成的。一旦获得同步以后,这个装置就可完成载波跟踪和码跟踪。把码移到指示最大相关的位置,即可实现码的同步。载波环路用鉴频器辅助装置进行捕获。开始时,接收信号的载波     

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。     

前言

本专集围绕着利用二进制伪码测距这一中心内容,共收集文献十四篇。这十四篇文献的前七篇主要介绍利用二进制伪随机序列测距中所遇到的信号捕获与跟踪问题;后七篇主要介绍了两个典型系统的情况。具体来说,第一和第二篇主要介绍两相关波形的捕获和跟踪问题并进行了性能比较。第三至第五篇介绍了二进     

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。     

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。     

一种基于再生伪码测距的遥测信号测距方法

为了简化深空探测器无线测量系统设计,解决下行系统受功率、带宽等因素限制遥测信号和测距信号权衡设计问题,在再生伪码测距技术的基础上,提出了一种基于遥测信号测距的新方法,以遥测数据符号代替测距伪码的功能,利用地面跟踪环路对遥测信号的跟踪测量实现下行测距,减少了独立的下行测距信号。分析和仿真结果表明：新方法简化了下行信号形式,降低了系统实现复杂度,在遥测码速率为100 kbit/s左右时,随机测距误差优于传统再生伪码测距模式,且随着遥测码速率的增加测距精度进一步改善。     

一种面向深空测距的大多普勒频偏信号捕获算法

在深空测距任务中,高精度的伪码捕获是后续执行伪码跟踪的关键前提。传统基于时频二维搜索的频偏估计算法对于深空测距中频率偏移范围较大的情况难以满足伪码捕获实时性要求。为此,提出了改进的时频二维搜索算法,通过在传统时频二维搜索算法的前端引入快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT)算法对多普勒频偏进行预估,避免在大多普勒范围的频点遍历,能够有效降低频偏估计的时间开销。实验表明,该方法能够在大多普勒频偏环境下利用有限的硬件资源快速地实现伪码捕获,满足伪码捕获的实时性要求。     

非相干扩频测量体制应答机的测距数据处理

介绍了一种非相干扩频测量体制的测距原理，分析了测距跳周问题对测距精度的影响，提出了一种测距数据处理算法。采用相位相差180°的双码钟采样法，对两个码计数和两个码相位进行采样和时差比对，判别出距离跳变的数值进行算法修正，有效消除了码计数对应的距离跳周问题，保证了系统的测距精度。该算法已经成功运用到多个实际工程中，系统测距精度完全满足指标要求。     

扩频技术在连续波雷达中的应用

当多站制连续波雷达与非相参应答机协同工作跟踪动目标时,各站收到的本站测距讯号中伴有较复杂的干扰。本文介绍一种扩频体制的测距讯号,它能使上述干扰造成的测距误差减到最小。为了衡量这种测距讯号的抗干扰能力,本文详细地分析了系统对不同干扰的处理增益。并给出了几种典型测距码的计算结果。在分析了建立位同步的方法后,提出了两种能较快地捕获这种测距讯号的方法,并用实例给出了捕获程序。     

多址正交码扩频体制及其关键技术

根据飞行器测控技术发展特点，提出多址正交码扩频体制，分析了系统的发射、接收模型及其误码率性能；仿真了多址正交码扩频系统的噪声性能、多址性能和抗干扰性能；讨论了对正交码同步捕获与跟踪、正交扩频体制下的伪码测距等关键技术问题。     

一种减少频率槽的同步码捕获方法

针对大动态下同步码实时捕获中频率槽过多、硬件资源消耗大的问题,提出了一种减少频率槽数量的同步码捕获方法。新方法将频率槽数量减小一半后,利用频率槽中的同步码相关值进行多普勒的估计和多普勒补偿,将补偿后的数据进行同步码捕获。理论分析和仿真验证表明,新算法在完成相同的同步码捕获性能下,基本将硬件资源降低到了原有系统的一半。     

一种改进的DSSS系统的码捕获技术

针对低信噪比条件下直接序列扩频(DSSS)系统的码捕获问题,提出了差分非相干累加的PN码捕获技术。研究了差分相干与差分非相干码捕获技术的工作性能,仿真结果表明,差分非相干码捕获技术具有更强的抗载波频偏能力。在此基础上,克服调制数据对码捕获的影响,提出了一种改进的差分非相干码捕获技术,即差分非相干累加的码捕获技术。仿真研究证明了差分非相干累加码捕获技术比差分非相干码捕获技术有4 dB的改善,其更能适应低信噪比条件工作。     

FFT快速捕获算法在GPSC／A码与P（Y）码中的应用

一种快速、有效的GPS信号捕获方法是通过在整段数据上并行搜索伪码相位,对一段输入数字中频(IF)序列和一段本地复现伪码序列进行快速傅里叶变换(FFT)运算来实现。分析了用FFT实现循环相关及其在GPS C/A码捕获中的应用,采用整区间相关、扩展复现码折叠、叠加相加和叠加丢弃法实现P(Y)码快速直接捕获,用补零、线性内插、Sinc内插、平均相关和双倍长度补零法解决计算点数问题,用扩展计算点数方法解决由导航数据引起的相位反转、超长序列与短序列进行线形相关运算及用循环相关实现线形相关等应用中的具体问题。     

一种简单快速的GPS信号捕获方法

结合一般的GPS信号捕获算法,提出了一种更为简单快速的GPS信号捕获方法。此方法在1023个码片时间约1ms,可以完成一颗卫星在一个多普勒频移下的全码捕获检测。 FPGA仿真表明,与传统的捕获方法相比,所提方法减少了资源消耗与时间消耗,同时保证了 能在一个C/A码周期内获取一个多普勒频移下的C/A码相位,捕获更简单快速。     

航天扩频测控通信系统中伪码测距方法及精度分析

介绍了扩频测控通信系统中相参伪码测距与非相参伪码测距工作原理，证明在确保星地距离数据采样时刻严格对齐的情况下，两种体制的测距系统误差大小相同，同时给出了伪码测距误差的分析方法。     

长PN码并行捕获技术研究

长PN码的捕获是TDRSS的关键技术之一。特别是码长达到261888的超长码，要求在低信噪比、较短时间内的捕获，一直是一个难题。本文在对PN码的跟踪、PN码捕获的原理进行简述的基础上，给出了一种长PN码并行捕获的设计与实现方案。该方案捕获时间短，抗噪声性能好，便于工程实现。     

一种提高应答机伪码非相干测距精度的方法

为了解决伪码非相干测距技术应用于应答机时精度低的问题,分析了伪码非相干测距误差及模糊的产生机理,提出了依据码相位的连续性,采用基于比较前后码相位的方法来解距离模糊.该方法算法简单,实现容易,实际测试结果表明,其精度与相干测距相当,使得伪码非相干测距技术在应答机中得以工程化应用.     

伪码测距中精确估计测距误差的一种解决方案

一般较为简易的伪码测距,测距误差通常不小于系统的时钟周期。本文在简易伪码测距系统中引入了GPS的码环鉴别器和码环滤波器。不同于GPS的是,对码环滤波器带来的滞后效应作了深入的分析,找到了规律,估计和补偿了滞后效应带来的误差,大幅度地提高了伪码测距精度。     

大频偏条件下PN码捕获改进算法

针对大频偏条件下PN码捕获的问题,提出了一种改进的PN码捕获算法,即基于谱线插值的 联合码捕获算法。首先对现有的码捕获技术进行了分析,然后在部分相关值作FFT的码捕获 算法的基础上,提出了基于谱线插值的联合码捕获算法。算法的核心思想是对部分相关值作 FF T处理,并利用插值公式计算出载波频偏的精确估计值,使得后续的载波跟踪环更有利于载 波跟踪。介绍了新的码捕获系统的工作原理,推导了载波频偏估计的插值公式,并将非相干 累加技术应用于码捕获系统,从而提高了低信噪比条件下载波频偏估计的精度。最后,通过 仿真证明了此算法对现有GPS接收机性能有5 dB的改善。     

直接序列扩频通信系统中PN码相位的精确测量方法

本文提出了一种精确测量本地PN码和输入PN码相位差的方法,这种方法结合了数值分析算法和数字信号处理技术,通过对鉴相单元输出值的处理得到很高的测量精度,并且由于这种方法为全数字方法,可以用FPGA、DSP等处理芯片方便地实现。文中给出了计算机仿真的结果,并根据仿真结果分析了此方法的准确度和抗噪声性能。这种方法在伪码测距、高精度伪码捕获跟踪、差分定位等领域中有很大的应用价值。