机载遥感数据实时传输技术及其应用研究

论文摘要

机载遥感数据实时传输技术作为遥感应用的一个重要环节,在重大自然灾害实时监测、军事侦察等应用领域中有着举足轻重的作用。开发、研制出满足各方面用户使用需求的高性能、高可靠、高度灵活的、便于使用的机载遥感数据实时传输系统,为国民经济和国防建设服务,具有现实而重要的意义。 本论文在前人的大量工作基础上,探讨了机—地、机—星—地和机—机—地实时传输模式的系统构成和适用范围;针对机载遥感数据实时传输系统的信道特性,分析了对实时传输系统的设计要求。 对于小型机载平台的机—星—地实时传输系统,高灵敏度的数字接收机设计是影响系统性能的关键因素之一。当接收机解调门限很低时,传统方法的信噪比估值和载波锁定判决性能都严重下降。论文针对数字接收机在低信噪比下的信噪比估值问题,提出了具有良好估计性能的基于统计参量的迭代求解方法,与其它迭代估计方法相比,运算量和存储空间要求大大减少;针对数字接收机的载波锁定判决提出了一种新的判决函数,在低信噪比下具有很好的判决性能。论文全面分析了有限冲击响应滤波器字长截断和阶数截断误差对接收机性能的影响,为数字接收机中的滤波器字长和阶数选择提供了理论依据。 论文详细讨论了基于FPGA的机载遥感数据实时传输通信处理子系统和地面数字中频接收机的设计、仿真与实现。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 航空遥感的发展
• 1.2 机载遥感数据实时传输系统
• 1.3 论文的研究内容
• 1.3.1 航空无线传输信道的特性分析
• 1.3.2 机载遥感数据实时传输系统设计
• 1.3.3 中频数字接收机的设计与实现
• 1.4 论文的组织与安排
• 1.5 本文主要的工作及创新点
• 第二章 机载遥感数据实时传输模式与信道特性
• 2.1 机载遥感数据实时传输模式
• 2.2 机载遥感数据实时传输系统结构
• 2.2.1 机-星-地实时传输系统
• 2.2.2 机-地实时传输系统
• 2.2.3 机-机-地实时传输系统
• 2.3 机载遥感数据实时传输系统的信道特性
• 2.3.1 无线传输信道的衰落
• 2.3.2 机-星-地传输模式信道特性
• 2.3.3 机-星-地传输模式移动接收站遮蔽状态信道分析
• 本章小结
• 第三章 机载遥感信息传输体制与通道设计
• 3.1 机载数据传输的载波调制
• 3.1.1 调制方式的选取
• 3.1.2 载波调制过程
• 3.1.3 DDS的输出特性
• 3.2 脉冲成型滤波器的设计
• 3.2.1 发射信号的频谱成型要求
• 3.2.2 脉冲成型插值滤波器的设计要求
• 3.2.3 可变插值比脉冲成型滤波器的设计
• 3.3 机载传输系统设计与实现
• 3.3.1 CADTS简介
• 3.3.2 CADTS通信功能 PCI扩展卡
• 3.3.3 主机软件工作流程
• 本章小结
• 第四章 数字接收机技术研究
• 4.1 接收机的数学模型
• 4.1.1 高斯加性白噪声信道的最佳接收机
• 4.2 信道参数估计误差对接收机性能的影响
• 4.2.1 信道时延的影响
• 4.2.2 载波相位偏差的影响
• 4.3 信道参数估计
• 4.3.1 信道参数估计的最大似然函数
• 4.3.2 DA& DD信道参数估计
• 4.3.3 NDA信道参数估计
• 4.4 数字接收机匹配滤波器
• 4.4.1 滤波器截断引起的ISI
• 4.4.2 滤波器阻带性能要求
• 4.4.3 滤波器通带性能影响
• 4.5 数字接收机中的信噪比估计
• 4.5.1 数字接收机中SNR估计的方法
• 4.5.2 SNR估计性能评估
• 4.5.3 迭代方法的运算复杂度比较
• 4.6 数字接收机中的锁定判决
• 4.6.1 载波锁定判决方法与性能分析
• 4.6.2 数值仿真结果
• 4.6.3 算法的硬件实现
• 本章小结
• 第五章 机载遥感传输系统高灵敏度接收机的设计与实现
• 5.1 数字中频接收机的结构
• 5.2 中频模拟前端设计
• 5.2.1 接收机的噪声与灵敏度
• 5.2.2 接收机的动态范围
• 5.2.3 接收机的增益调节范围
• 5.2.4 A/D转换器的设计考虑
• 5.2.5 中频采样时钟生成机制
• 5.3 中频与基带信号处理
• 5.3.1 DDC设计
• 5.3.2 CIC与匹配滤波器设计
• 5.3.3 采样率变换与分数延迟滤波器
• 5.4 接收机的卷积译码器设计
• 5.4.1 Viterbi译码器简介
• 5.4.2 Viterbi译码器的结构
• 5.4.3 Vitetbi译码器的FPGA实现与设计优化
• 5.5 数字中频接收机的实现
• 本章小结
• 第六章 机载遥感数据实时传输系统仿真与实验
• 6.1 机载遥感数据实时传输系统的仿真
• 6.2 机载遥感数据实时传输系统中频环路实验
• 本章小结
• 第七章 机载遥感数据实时传输技术发展前景展望
• 参考文献
• 学位期间发表文章
• 致谢
• 独创性声明
• 关于论文使用授权的说明