脉冲超宽带通信与测距技术初步研究

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1、第32卷第6期2013年12月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．32No．6Dec．2013脉冲超宽带通信与测距技术初步研究‘谢义方，黄永辉，熊蔚明(中国科学院空间科学与应用研究中心·北京·100190)摘要：相对于连续波窄带技术，脉冲超宽带技术在短距离通信及高精度测距方面具有一定优势。为了向未来航天应用提供新的技术支持，对脉冲超宽带通信及测距技术进行了初步研究。描述了系统的收发单元及天线单元，同时给出了各单元的测试结果。脉冲超宽带通信、测距实验表明，系统成功实现了短距离高速通

2、信和高精度测距。在10m范围内通信码速率为100Mbit／s，定位精度为厘米量级。关键词：脉冲超宽带；高速通信；高精度测距；短距离通信中图分类号：V556；TN925文献标志码：A文章编号：16745620(2013)06—0496—05DOI：10．7642／j．issn．1674—5620．2013—06—0496—05APreliminaryStudyonUWBCommunicationandRangingTechnologyXIEYifang，HUANGYonghui，XIONGWeiming(CenterforSpace

3、ScienceandAppliedResearch，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190)Abstract：ImpulseUWB(Ultra—WideBand)technologyhasmanyadvantagesovercontinuouswavenarrowbandtechnologyinshortdistancewirelesscommunicationandranging．PreliminaryresearchisdoneonimpulseUWBtechnologytOprovide

4、noveltechnologysupporttofutureaerospaceapplications．ThetransceiverunitandtheantennaofanimpulseUWBsystemaredescribedalongwithrespectivetestresults．Resultsofexperimentsshowthatbothultra-widebandwirelesscommunicationandhighaccuracyrangingatshortdistanceareimplementedsucc

5、ess—fully．Acommunicationdatarateof100Mbit／sandcentimeterrangingaccuracyhavebeenachievedwhenthedis—tancebetweentwopointsisabout10mduringtests．Keywords：impulseUltra—WideBand(UWB)；highspeedcommunication；high—accuracyranging；shortdistancecom—mEkinicationU引舌脉冲超宽带技术具有大带宽、高容

6、量、低功耗、定位精准、结构简单、抗干扰、抗多径、体积小、质量小等诸多优势，非常适合应用于恶劣环境下的高速数传、精准定位口f3]。脉冲超宽带无线电通过发射和接收宽度极窄的脉冲(纳秒级甚至皮秒级)工作。脉冲超宽带通信是借助窄脉冲传输数据，数据对脉冲的调制可以采用相位调制、幅度调制及位置调制。测距通过脉冲检测、计算对应时间问隔实现。由一系列测距结果可以反演得到目标的距离信息。相关研究表明，脉冲超宽带技术在未来太空探索中的星球车的星表测控／数传及定位系统、伴飞小卫星与太空舱间的测控／数传及定位系统、太空舱内／星表重要物品或仪器的定位系统、

7、星表宇航员出舱活动的防撞系统中具有广阔的应用空间[4。6]。为了向未来太空探索提供新的技术支持，中国科学院国家空间科学中心近年来逐步开展超宽带技术及其航天应用研究。本文介绍了课题组自主研发的超宽带原理样机系统。*收稿E1期：2013—07—01；修回日期：201309—05；网络出版时间：201311—1316：09：06网络出版地址：http：∥WWW．cnki．net／kcms／detail／11．4230．TV．20131113．1609．011．html基金项目：中国科学院创新基金(No．Y22116899S)第一作者简介

8、：谢义方(1974一)，男，博士，副研究员，主要从事航天测控、通信新技术研究；E—mail：yifangxie01@126．corn第6期谢义方，等：脉冲超宽带通信与测距技术初步研究1系统描述1．1系统简介超宽带系统原理框图如图l所示，超宽带系统包