通信测距及时间同步技术的研究.pdf

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1、通信测距及时间同步技术的研究王腾飞2015年1月中图分类号：TN914.4UDC分类号：004通信测距及时间同步技术的研究作者姓名王腾飞学院名称信息与电子学院指导教师马志峰讲师答辩委员会主席韩力教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月TheResearchonCommunicationRangingandTimeSynchronizationCandidateName:TengfeiWangSchoolorDepartment:InformationandEl

2、ectronicFacultyMentor:Prof.ZhifengMaChair,ThesisCommittee:Prof.LiHanDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文

3、中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：中文摘要随着扩频通信技术的发展，现代战争的时间同步的要求，基于扩频通信原理的通信测距及时间同步技术在军事、民用中广泛应用。越来越多的军事装备及手持终端系统要求具备高精度的时间同步功能。论文首先研究了实现测距同步系统的非相干测距原理，详细分析了利用两个终端互发

4、互收，解算出系统设备间的钟差和距离，以及分析了系统模型的基本结构。其次，详细讨论了依据香农定理，用增加带宽来提高系统抗干扰性来实现扩频通信。以及伪随机序列中，M序列，Gold序列的生成过程，和它们特性，给出了直扩系统的原理框图，探究了系统模型的工作过程。论文深入地研究了时间同步技术的具体算法，包括码捕获、码跟踪和载波跟踪，是实现系统功能的关键技术。在捕获算法中，依次比较了串行、并行及串并行混合捕获，最后采用了比较先进的快速FFT捕获技术。码跟踪算法中，具体研究了延迟锁定环及码鉴相器，在基于延迟锁定环原理的基础上

5、实现码相位的精同步。载波跟踪中，具体研究了频率牵引、FLL频率跟踪以及PLL相位跟踪，实现载波频率值的跟踪，载波相位的对齐，以及消除系统多普勒频移的影响。在系统设计上，采用FPGA+DSP来实现，FPGA使用的是xilinx的XC4VSX5，软件是ISE12.3，逻辑语言是veilog+VHDL，与DSP芯片、上位机软件一起完成伪码信号的捕获和跟踪。该系统经过调试，具有运算时间快、易操作和时间同步精度高等优点。能够初步实现ns级的时间同步。关键词：扩频通信；通信测距；时间同步；FPGAIAbstractWith

6、thedevelopmentofspreadspectrumcommunicationtechnology,timesynchronizationrequirementsofmodernwarfare,communicationsrangingandtimesynchronizationtechnologybasedontheprincipleofspreadspectrumcommunicationhavebeenwidelyusedinmilitaryandcivilianapplications.More

7、andmoremilitaryequipmentandhandheldterminalsystemrequireshigh-precisiontimesynchronization.Firstly,thispaperstudytheprincipleofuncoherentrangingusedinrangingsynchronization,madeadetailedanalysisoftheuseofthetwoterminalssendeachothermutualincome,calculatthesy

8、stemclockdifferenceanddistancebetweendevices,aswellasanalysizethebasicstructureofthesystemmodel.Secondly,papersmakeadetaileddiscussionoftheincreasingofthebandwidthtoimprovethesystemtoachievethei