卫星扩频测距技术及其数字化实现

论文摘要

论文从卫星扩频测距系统测距的范围、测距精度与测距分辨率的具体要求出发,论述了系统数字化实现的方案,研究所取得的成果对我国卫星测控技术的发展具有一定的意义。论文给出了扩频数字化卫星测距系统设计的整体方案,该方案载波与伪码的同步均采用了FFT辅助捕获技术,载波跟踪采用数字AFC环路与数字COSTAS环路相结合的技术方案,GOLD码的精确跟踪使用了数字DLL环路实现,并利用其与截断m序列的同速率、倍周期的关系,引导截断m序列快速同步。论文详细讨论了载波与伪码FFT捕获单元所需的点数及其数据流大小,给出了其前置I-D滤波器的抽取率的估计方法;并讨论了COSTAS环路滤波器参数与伪码跟踪DLL环路滤波器参数的设计方法,给出了符合指标要求的伪码时钟提纯环路的滤波器参数具体设计方法;论述了CIC、HBF、FIR数字滤波器结构与其内部字长的确定方法与流水线CORDIC算法实现数字下变频器设计结构图。依据中频采用定理,讨论直接序列扩频信号中频采样与量化,给出了具有“滑动窗法”实现的数字AGC的ADC电路设计结构图,论述了数字AGC的设计方法。最后论文给出了具有恒定的距离分辨率、误差为0.01chip的测距电路设计方案,该测距方案的测距误差与待测距离远近无关,其分辨率取决于定时脉冲的大小。采用的定时时钟是高稳定度的10MHz脉冲,可实现距离测测量分辨率1ns指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 卫星扩频测距技术现状
• 1.3 主要工作与内容安排
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 主要贡献
• 1.3.3 主要研究内容
• 第二章 系统设计指标与方案
• 2.1 系统设计指标
• 2.2 实现测距精度的技术方法
• 2.2.1 系统测距范围
• 2.2.2 实现高分辨率测距的方法
• 2.2.3 数据链接技术
• 2.3 总体设计方案
• 第三章 扩频测距系统数字化实现技术
• 3.1 中频采样与量化
• 3.2 数字下变频技术
• 3.2.1 CORDIC 算法的数字下变频技术
• 3.2.2 数字抽取滤波器设计技术
• 3.2.2.1 CIC 滤波器设计术
• 3.2.2.2 HBF 设计技术
• 3.2.2.3 FIR 滤波器设计技术
• 3.3 载波捕获与跟踪技术
• 3.3.1 载波捕获方法
• 3.3.2 载波跟踪方法
• 3.4 伪码捕获与跟踪方法
• 3.4.1 GOLD 码捕获方法
• 3.4.2 调制数据对伪码捕获的影响
• 3.4.3 伪码跟踪方法
• 3.4.4 截断m 序列同步方法
• 第四章 数字化扩频测距电路设计
• 4.1 ADC 电路设计
• 4.2 载波捕获与跟踪环路设计
• 4.2.1 FFT 载频捕获单元设计
• 4.2.2 COSTAS 环路设计
• 4.3 伪码FFT 捕获与跟踪环路设计
• 4.4 伪码时钟提纯环路设计
• 4.5 距离测量电路设计
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果