卫星测控系统混沌复合码设计及同步技术研究

发布时间：2020-06-20 04:34

【摘要】：随着通信与航天技术的不断发展,卫星测控系统功能需求不断增加,扩频系统是实现测控系统通信、测距融合统一的有效途径,扩频测控逐步成为应用趋势。扩频测控系统的性能主要由两方面决定,一方面是扩频码的设计性能,另一方面是实际接收机的精度,而决定接收机精度的主要是信号同步的性能。扩频系统的抗干扰、多址复用等特性都要求精确的载波、扩频码、时钟同步,而扩频信号的同步包含捕获与跟踪两部分。因此,本课题基于混沌序列,分别从混沌复合扩频码的设计与性能评估、非相干扩频信号的捕获与跟踪开展研究。以期提高扩频测距系统同步能力,从而提升卫星测控系统服务质量。基于上述目标本课题研究的主要内容如下:首先,针对传统伪随机码安全性差,常规二值量化混沌码平衡性差的问题,提出一种可以满足扩频码平衡性强约束的混沌复合码。利用Welch界的评估方法,该方法涉及扩频码捕获、跟踪、抗干扰及平衡度等方面的评估。对本文设计的混沌复合码进行建模与仿真,对比分析其与GPS、北斗系统扩频码的性能差异。理论分析与仿真结果表明:所提出的混沌复合码平衡度满足强约束,抗截获能力强,相关特性好,满足捕获、跟踪和抗干扰要求,且码字空间大。其次,研究非相干扩频信号的捕获技术。在经典并行捕获算法原理基础上,针对高动态非相干扩频信号的特殊体制,分析PMF-FFT(部分匹配滤波傅里叶变换)捕获算法。仿真结果表明:通过增加非相干累积次数可有效解决弱信号的捕获问题,PMF-FFT算法可有效增大高动态信号的捕获范围并解决非相干扩频信号信噪比损失问题。最后,研究非相干扩频信号的跟踪技术。针对非相干扩频信号信息比特与扩频码时钟非同源,扩频比连续可调的信号体制,提出一种可以动态改变跟踪环路相干积分时间的比特跟踪环。在常规载波跟踪环和扩频码环的基础上融合比特跟踪环实现三环联动,克服了比特跳变时刻可变、环路更新时间不确定的难点,实现同步跟踪非相干扩频测控信号。系统仿真结果表明:所设计的比特跟踪环路可有效解决非相干扩频信号比特翻转引起的相干解调信噪比损失,保证跟踪环路正常工作,在归一化载噪比为51dB·Hz条件下,信息速率低于17.5Kbps时,误码率可满足10~(-5)。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN927.2;O415.5
【图文】：

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本文编号：2721878