高动态环境下信号捕获与跟踪技术.pdf

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1、高动态环境下信号捕获与跟踪技术赵鹏2014年12月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540高动态环境下信号捕获与跟踪技术作者姓名赵鹏学院名称信息与电子学院指导教师高飞答辩委员会主席苏广川申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ISignalcaptureandtrackingtechnologyinhighdynamicenvironmentCandidateName:PengZhaoSchoolorDepartment:InformationandElectronicsFacultyMentor:FeiGaoChair,ThesisCo

2、mmittee:Prof.DegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor:InformationandCommunicationDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2015II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

3、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：IV摘要本文首先对卫星星群间进行通信时所面临的复杂多变的环境进行了分析，讨论得出卫星间通信可能存在的技术难点。其次针对卫星星群内卫星之间存在的高速相对运动，所引起的大的多普勒频移和多普勒频率变化率问题，进行了着重探讨。运用基于调频率逼近的信号捕获技术和基于扩展卡尔曼滤波的信号跟踪技术保证高动态环境下星间信息的可靠传输。在硬件实现部分，首先根据系统需求设计了基于FPGA的信号处理平台，介绍平台的构成模块以及为保障信号质量所采取的硬件设计措施。在逻辑实现部分，通过调用Xilinx的IP核与自主设计模块相结合的方法，实现了系统各模块的逻

4、辑功能。仿真和验证结果表明，本文所采用的信号捕获与跟踪算法，能有在高动态环境和低信噪比下保证信息的可靠传输。关键字：高动态；多普勒频移；捕获技术；跟踪技术；FPGAIAbstractFirstly,thisarticleanalyzesthecomplexenvironmentwhenthesatelliteconstellationcommunicateswitheachotherandconcludesthetechnicaldifficultiesthatmayexistduringcommunication.Thenthisarticlemainlyfocusesontheeffec

5、tsofDopplershiftandDopplerfrequencychangeratewhichiscausedbytherelativemotionbetweenthesatelliteconstellations.FinallythisarticleusesthefrequencymodulationapproximationsignalacquisitiontechnologyandExtendedKalmanFiltersignaltrackingtechnologytoensurereliabletransmissionofinformationbetweenstarsinhi

6、ghdynamicenvironment.Inthehardwaresection,thesystemisdesignedbasedontheneedsoftheFPGAsignalprocessingplatform.Andthenthisarticlepresentshardwarebuildingblocksoftheplatformandthemeasuresthataretakentoprotectthesignalquality.Inthelogicimplementationsection,thisarticleImplementsthelogicfunctionofeachm

7、odulebythecombinationofcallingtheXilinxIPcoresandself-designmodules.Simulationandverificationresultsshowthatthesignalacquisitionandtrackingalgorithmsusedinthispapercanguaranteethereliabletransmissionofinfor