微纳卫星星间链路可靠通联设计与实现

发布时间：2023-03-22 18:47

　　随着微型航天器技术的快速发展,微纳卫星编队技术的应用越来越广泛,成为近年来国内外航天技术领域研究的热点。在某些低轨卫星编队任务中,星间链路因靠近地面而存在较大的微波干扰,固定不变的数据传输速率又难以兼顾通信的质量和效率。在这种情况下,现有的数字基带处理模块已不能完全适应星间可靠通信的任务需求。因此,星间链路的可靠通联设计应重点关注抗干扰和变速率通信的研究,本文的主要工作如下所示:(1)根据调研的微小卫星编队现状和国内外星间通信技术的相关文献,将抗干扰设计和变速率通信作为可靠通联的重点研究内容。介绍了扩频通信的原理,详细设计了接收信号的同步方案,在FPGA中实现了扩频通信模块并对其进行了功能验证。(2)对于较强的窄带干扰,分析了时域和频域干扰检测算法的特点,选用FFT干扰检测方案设计窄带通信模式,并对其进行了仿真验证。介绍了变速率信号处理的过程,选用差分Welch周期图法检测环路信噪比,根据实际需求设计了变速率通信的方案。(3)可靠通联设计的硬件测试,验证了扩频通信的同步方案,窄带抗干扰设计及变速率通信方案。测试结果表明,扩频通信可抗15d B窄带干扰,窄带通信可规避干扰频点。数据速率调...

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景与现状
        1.1.1 微小卫星编队技术的发展现状
        1.1.2 星间通信技术的研究方向
        1.1.3 星间可靠通联的研究内容
    1.2 本文研究的内容和意义
    1.3 本文工作与章节安排
2 扩频通信的设计实现
    2.1 扩频通信的原理
    2.2 扩频通信的同步方案
        2.2.1 伪码捕获跟踪方案
        2.2.2 载波跟踪方案
        2.2.3 数据同步方案
    2.3 扩频通信的性能分析
        2.3.1 捕获灵敏度分析
        2.3.2 捕获时间分析
    2.4 扩频通信的同步仿真
    2.5 本章小结
3 窄带抗干扰的设计实现
    3.1 干扰检测算法分类
    3.2 FFT干扰检测的原理及仿真
        3.2.1 干扰门限分析
        3.2.2 干扰检测仿真
    3.3 改进的干扰检测算法
        3.3.1 CMA法
        3.3.2 CMA法干扰检测仿真
    3.4 窄带通信的性能分析
        3.4.1 接收灵敏度分析
        3.4.2 接收时间分析
    3.5 窄带通信的干扰检测仿真
    3.6 本章小结
4 变速率通信的设计实现
    4.1 星间链路的码速率和信噪比
    4.2 变速率信号处理
        4.2.1 内插和抽取滤波的设计实现
        4.2.2 成型和匹配滤波的设计实现
    4.3 变速率环路的设计实现
        4.3.1 变速率载波环路
        4.3.2 变速率码元环路
    4.4 信噪比估计的设计实现
        4.4.1 信噪比算法的分类
        4.4.2 Welch平均周期图法的研究
        4.4.3 差分Welch周期图法的仿真
    4.5 变速率通信的方案和仿真
        4.5.1 发射模块的方案和仿真
        4.5.2 接收模块的方案和仿真
    4.6 本章小结
5 硬件测试分析
    5.1 硬件设备和测试方案
        5.1.1 硬件测试实物
        5.1.2 测试方案介绍
    5.2 扩频抗干扰功能测试
    5.3 窄带抗干扰功能测试
    5.4 变速率通信测试
    5.5 灵敏度与误码率测试
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简介



本文编号：3767392