混合跳扩频测控系统关键技术研究

论文摘要

测控技术(TT&C)在当今的航空航天领域中具有不可替代的重要作用，特别是现在各国都在大力发展载人航天事业，测控系统在其中都处于核心位置。在过去的TT&C系统中，直接序列扩频技术一直发挥着重要的作用，系统也是非常的成熟与完善，但是随着国际环境的越发复杂和航天业务的越发复杂，以及干扰技术以及信号检测技术的发展，直扩测控系统已经渐渐的和当代航天测控系统的要求越来越远，这就对测控系统的抗干扰性等方面又提出了新的要求。在这种需求下，混合跳扩频测控技术因为其优良的性能和巨大的潜力而受到了越来越大的关注。但是混合跳扩频系统应用于测控系统仍旧有许多关键技术未能解决。本文首先简要介绍了DS/FH混合跳扩频测控技术的发展历史以及国内外的发展现状。随后对本文的研究内容以及各个章节的安排做了介绍，其中，跳扩频系统中大多普勒频移的捕获以及跳频捕获方法仿真分析与改进将作为本文的重点。本文对DS/FH混合跳扩频系统的关键模块进行了研究和仿真。首先对混合跳扩频测控系统的组成以及同步方法进行了分析，同时和传统的直接序列扩频系统进行了性能上的对比。结合系统的基本原理，对系统中的关键模块，包括扩频码，跳频码，同步帧头进行了详细的分析和设计，并在simulink平台下对发射端接收端的各个模块进行了搭建。在接下来本文重点对混合跳扩频系统中存在的大多普勒频率情况进行了研究，从分析其对整个系统的影响入手，使用合适的算法对其进行快速的捕获和提取，同时，本文在现有方法的基础上进行了改进，使得系统能够捕获更宽的多普勒频移范围，最后在simulink平台下对算法进行了仿真，并且进行了对比分析。接下来在前文已经研究了相应的关键问题的基础之上，对接收端的跳频频点捕获方法进行了研究分析，采用频点等待法并对其模型进行了搭建和仿真，随后本文在此方法基础上进行了改进，并在simulink平台上进行了搭建和仿真验证，并对不同方法进行了对比分析。在文章最后将两个关键技术集成起来进行了仿真实现，并且对仿真结果进行了分析，和技术指标做了对比和分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及现状
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究现状
• 1.2 研究内容及意义
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 本文章节安排
• 第二章 混合跳扩频系统理论
• 2.1 扩频通信的原理
• 2.2 扩频系统的分类
• 2.2.1 直序列扩频
• 2.2.2 跳频扩频
• 2.2.3 混合跳扩频
• 2.3 扩频系统的性能比较
• 2.3.1 直序列扩频系统的性能
• 2.3.2 跳频扩频系统的性能
• 2.3.3 混合跳扩频系统的性能
• 2.4 混合跳扩频测控系统的同步
• 2.4.1 直扩同步的方法
• 2.4.2 跳频同步的方法
• 2.4.3 混合跳扩频同步方法
• 2.5 小结
• 第三章 跳扩频测控系统关键模块分析设计
• 3.1 发射端关键模块设计
• 3.1.1 扩频短码
• 3.1.2 测距长码
• 3.1.3 跳频序列
• 3.1.4 同步信息结构
• 3.2 接收端关键模块设计
• 3.2.1 多普勒频移码相位捕获模块
• 3.2.2 跳频频点捕获模块设计
• 3.3 小结
• 第四章 跳扩频信号中大多普勒频移的快速捕获研究
• 4.1 多普勒频偏对伪码捕获的影响
• 4.2 单通道FFT快速捕获算法
• 4.2.1 单通道FFT快速捕获算法原理
• 4.2.2 算法参数设置
• 4.2.3 栅栏效应的改善
• 4.3 多通道大多普勒频移的改进型捕获方法
• 4.3.1 改进方法捕获原理
• 4.3.2 性能分析
• 4.3.3 仿真模块搭建
• 4.3.4 仿真结果及分析
• 4.4 小结
• 第五章 跳扩频测控系统跳频快速捕获技术研究
• 5.1 频点等待法捕获技术
• 5.1.1 捕获原理
• 5.1.2 捕获模块搭建实现
• 5.1.3 仿真结果及分析
• 5.2 改进型跳频捕获系统
• 5.2.1 快速扫描法捕获技术
• 5.2.2 并行多通道捕获技术
• 5.3 跳频捕获方法对比分析
• 5.4 小结
• 第六章 混合跳扩频捕获系统的仿真实现
• 6.1 系统仿真组成
• 6.1.1 系统发射端仿真实现
• 6.1.2 系统接收端仿真实现
• 6.2 系统仿真结果
• 6.2.1 仿真参数设置
• 6.2.2 仿真结果
• 6.3 系统仿真结果验证以及分析
• 6.3.1 同步时间
• 6.3.2 多普勒频率
• 6.3.3 对比指标分析
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 下一步展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果