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《星载非相干扩频测控系统关键技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、CSNC2010第一届中国卫星导航学术年会北京星载非相干扩频测控系统关键技术研究李菊，刘晗超，张云，李春萍，张玉虎（上海航天测控通信研究所，上海201109）摘要：提出一种星上非相干扩频测控系统中载波和伪码的同步方案。该方案采用基于FFT的快速捕获方法实现载波和伪码的快速捕获；采用锁频环和锁相环混合载波跟踪算法实现载波跟踪；伪码跟踪采用数字延迟锁相环实现，并通过载波环辅助来消除伪码跟踪环的大部分动态。以星载非相干扩频测控系统为例对该方案进行了验证，结果表明，所设计的载波和伪码同步方案具有捕获时间短，跟踪能力强的特点，并且用FPGA实现使得系统具有较高的电路集成
2、度，有利于系统小型化。关键词：扩频测控；快速捕获；跟踪TheKeyTechnologyofNon-corelativeSpreadSpectrumTT&CSystemLIJu,LIUHan-chao,ZHANGYun,LIChun-ping,ZHANGYu-hu(ShanghaiSpaceflightTT&CandTelecommunicationInstitute,Shanghai201109,China)Abstract:AsynchronousmethodofcarrierandPNcodefornon-corelativespreadspectrumT
3、T&Csystemwaspresented.ItutilizedFFTmethodtorealizerapidacquisitionofcarrierandPNcode;Torealizecarriertracking,itappliedPLL+FLLcarriertrackingarithmetic;ItutilizedDDLLtorealizePNcodetracking,andeliminatedmostdynamicbyusingtheaidfromcarrierloop.ThismethodwasimplementedinFPGA,andtheval
4、idityofthedesignisverifiedbysimulationandmeasurementresults.Theresultsshowthatthismethodhasshortacquisitiontimeandbetterabilityofdynamictracking,andthesystemhashigherintegrationbyusingFPGA.Keywords:spreadspectrumtelemetrytrackingandcommand;rapidacquisition;tracking1引言目前卫星应用最广的一种测控体制
5、是USB体制，已在卫星上普遍使用，地面测控网也已建成使用。但USB测控体制存在难以实现多星同时测控、抗干扰性能差、侧音测距的局限性等缺点。由于扩频通信具有抗干扰、抗多径衰落、可多址复用和任意选址、高精度测量等优点，扩频测控体制正逐渐被军用卫星采用，其应用将越来越普遍。文中提出一种星载非相干扩频测控系统关键技术的解决方案，即载波和伪码的同步技术的解决方案，该方案采用基于FFT的快速捕获方法以实现载波和伪码的快速捕获，该方法在同一时间段内搜索伪码所有相位，因此捕获速度很高；采用FLL+PLL载波跟踪算法以及数字延迟锁相环实现载波和伪码的精确跟踪，并通过载波辅助消除
6、伪码跟踪的大部分动态。该方案在FPGA中设计实现，使系统集成度和处理速度得到明显提高。2载波和伪码快捕技术扩频信号的捕获方法主要有串行捕获、并行捕获和基于FFT的快速捕获。串行捕获方法是一个频域和时域的顺序二维搜索过程，其捕获时间较长；并行捕获方法采用多个捕获通道，各个通道分别并行完成接收信号与不同码相位和不同多普勒频率的本地再生信号的相关计算，相对于串行捕获，捕获速度大1星载非相干扩频测控系统关键技术研究大提高，但其硬件实现的复杂度增加，占用的资源较大；基于FFT的快速捕获方法利用圆周相关定理，将接收信号与本地再生伪码的时域相关计算转换成频域的频谱相乘计算，
7、这样可借助FFT快速算法，来大大减少捕获时间，其本质是在多普勒频率域上串行搜索，码相位域上并行的捕获方法。图1为基于FFT的快速捕获方法的原理框图。∧x(n)X(K)y(n,ωd)求模FFTIFFT平方选大C(N-K)同正相交本地伪码FFT载载波波恒虚频率警检载波NCO步进控制测图1基于FFT的快速捕获方法的原理框图直扩信号的捕获过程就是通过在时间域t=t,t,…,t和频域n01N−1∧∧ω=ω,ω+Δω,…,ω进行二维搜索来检测y(n,ωd)的模平方是否超过由噪声统计决ddmindminddmax∧定的门限值，基于FFT的快速捕获方法可以在给定ωd下，在同一
8、时间段内搜索伪码所有相位，因此捕∧∧获
