高超声速飞行环境下载波信号快速捕获与跟踪方法

发布时间：2024-03-24 03:04

　　近年来,高超声速飞行器作为开发临近空间的重要载体得到了飞速发展,高超声速飞行器在临近空间飞行时,测控链路中的载波信号不仅会产生大多普勒频偏,且由于飞行器的机动飞行,多普勒频偏还存在很高的变化率,严重影响测控通信可靠性。另外飞行器表面与空气摩擦导致空气分子电离产生参数动态变化的等离子鞘套,且研究表明,这种动态等离子鞘套会对信号产生寄生幅相调制效应。除此之外,在脉动压力影响下,飞行器机载天线振动与信号耦合导致的信号相位跳变等都会对高超声速飞行器可靠测控通信造成巨大挑战。针对高超声速飞行器的连续可靠测控通信需求,本文研究了高超声速飞行环境下载波信号的快速捕获与跟踪方法。重点分析了高速飞行环境对载波信号同步的影响机理,其中包括大动态多普勒、动态等离子鞘套产生的相位噪声以及天线振动相位噪声的影响。基于上述机理分析,大尺度层面,开展了低信噪比、大动态多普勒两者共同约束条件下的快速捕获方法研究。小尺度层面,针对幅相抖动效应影响条件下载波信号跟踪速度与跟踪精度相互矛盾的难题,分别开展了非线性载波跟踪和平滑约束算法辅助的载波信号快速精确跟踪方法研究。最后研究了高超声速飞行环境下适应性载波信号同步方法。本...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1飞行器机动飞行示意图（左）和美国HTV飞行器产生的等离子鞘套（右）

第一章绪论第一章绪论.1研究背景与意义人类对速度的追求永无止境，近年来，随着航天科学技术的不断发展，新型高速飞行器作为开发临近空间资源的重要载体逐渐成为世界各个国家的研究热点超声速飞行器可以在距离地球表面20~100km的临近空间以5Mach以上的速行[7]。....

图2.4等离子体分层示意图

1r等离子鞘套图2.4等离子体分层示意图为说明多层等离子体中电磁波的传播过程，首先分析电磁波在单层均匀等离子体的传播，示意图如图2.5所示。电磁波参数定义如下：En和Hn分别表示第n层电场分量和磁场分量。N表示分层数。第n层入射波的电场和磁场分量分别用Eni和....

图2.5单层等离子体电波传播示意图

2r等离子体图2.5单层等离子体电波传播示意图2.3.2天线振动相位噪声产生机理及计算方法高超声速飞行器和地面测控站之间的信息传输环境非常复杂，除了动态等离子鞘套以外还会受到其他干扰源的严重干扰。其中，高超声速飞行器在飞行过程中必然会经历严重的空气动力噪声环境，另外发动机喷流噪....

图4.4基于多普勒速率匹配的并行捕获方法

e图4.4基于多普勒速率匹配的并行捕获方法接收到的测控基带信号可以表示为201[2()]2()(),0dajftftrtabentt(4-29)其中，a表示常数值的符号幅度，b∈{-1,+1}是未知的传输比特信息....

本文编号：3936867