ds-ffhmsk混合扩频测控系统测速的研究

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1、西南交通大学硕士学位论文DS-FFH/MSK混合扩频测控系统测速的研究姓名：施磊申请学位级别：硕士专业：系统工程指导教师：苟先太201105西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要混合扩频测控系统具有低信噪比、大多普勒频移(S频段载波多普勒频率达±150KHz以上)的特点，与普通混合扩频通信系统相比，测控系统需要承担测速与测距的任务。深空测速任务中，信号微弱、空间传输时延长，若进行相干测速，就需要中继卫星能够进行相干转发，这无疑会增加中继卫星转发器的设计难度，在这种形势下，研究非相干高精度多普勒测速的方法显得日益重要。本文主要针对

2、低信噪比、大多普勒频移下DS．FFH／MSK混合扩频测控系统的多普勒频率高精度测速问题进行研究和仿真。首先，在研究和分析了多普勒频率测速基本原理的基础上，分析了DS-FFH／MSK混合扩频测控系统高精度测速面临的低信噪比、大多普勒频移的问题；搭建了SystemVue软件下的仿真平台，对直扩(DS)、跳频(FFH)模块、MSK调制解调模块进行了分析与仿真，结果表明所设计的模块能正常工作，满足要求。其次，详细分析了跳频(FFH)时刻相位畸变导致信噪比下降的原因，推导出相应的表达式，给出了不同参数下频率合成器的相位畸变情况。在这个基础上

3、，给出了解跳后的信号因为相位抖动的存在而造成的信噪比的损失，给出了仿真结果，并对结果进行了详细分析，给出了抑制跳频相位畸变对测速性能影响的方法，在不增加系统额外开销的情况能有效抑制跳频相位畸变对测速性能的影响。最后，分析了存在大多普勒频移和不存在大多普勒频移情况下，对Fvr分析性能的影响；分析了目前基于FFT多普勒频移估计的直扩(DS)二维搜索算法，指出了二维搜索算法的局限性：在频域受符号跳变的影响造成的幅度衰减以及频点偏移。设计了基于FFT的多普勒频移测速的方法：通过加大五p两路信号的运算量，构造不受符号跳变影响的信号，对该信号

4、作FFT，通过峰值所在点数求出多普勒频率估计值，完成速度测量；对多普勒频移测量过程中几个关键的问题，码相位跳变、信号长度、FFT谱的损失等进行了详细分析并给出了改善方法，对仿真结果和能够达到的测量精度进行了详细说明。仿真结果表明，这种方法能有效解决低信噪比、大多普勒频移条件下DS—FFH／MSK混合扩频测控信号的多普勒频率测量问题，测速精度为△1，=0．17m／s。关键词：DS．FFH／MSK扩频测控；非相干解调；多普勒频移；测速；西南交通大学硕士研究生学位论文第lI页AbstractHybridspread-spectrumTT

5、&Chadthefeaturessuchaslowsignaltonoiseratio，andlargeDopplerfrequencyshift(S-bandcarderDopplerfrequencyupto4-150KHzandabove)．Comparedwiththeordinaryhybridspreadspectrumcommunicationsystems，hybridspread—spectrumTT&Cneededtotakethetaskofmeasuringthespeedandthedistance．In

6、deepspacemeasurementtasks，theweaksignal，spacetransporttimewouldbeextended,ifthecoherentmeasurementwascarriedout．therelaysatellitewouldbeneededforthecoherenttransmission,whichwillundoubtedlyincreasethedesigndifficultiesoftherelaysatellitetransponder．Inthissituation,the

7、studyofnon·coherenthigh-precisionDopplerspeedmeasurementmethodsisbecomingincreasinglyimportant．ThisarticlewasintendedprimarilyforthestudiesandsimulationsoftheDS·-FFH／MSKhybridspread··spectrumTF&CunderthelowsignaltonoiseratioandlargeDopplerfrequencyshiftmeasurementenvi

8、ronments，themainpointWasabouttheDopplerfrequency’Shighaccuratemeasuringofspeedmeasurement．FirsLbasedontheresearchandanalysis