一种基于IM-DD的测距方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于IM

【技术实现步骤摘要】
一种基于IM
‑
DD的测距方法和系统


[0001]本专利技术涉及光通信及测距领域，具体涉及一种基于IM
‑
DD的测距方法和系统。

技术介绍

[0002]强度调制直接检测(IM
‑
DD，简称为直调直检)光通信系统是数字光通信系统最常用的一种方式，基本结构包括光发射机、传输介质(例如光纤或空间光通信)、光接收机。光发射机通过强度调制方法，将基带数字信号通过开关键控调制(OOK)方式调制到光载波上,通过每个比特时间内光信号的有无来表示信息。光信号通过光纤或空间传输等传输介质后，到达光接收机。光接收机对强度调制的光信号进行包络检测，即直接通过光电探测器恢复出基带数字信号。直调直检光通信系统在成本、可靠性等方面具有显著优势，在传统高速、长距离的光通信系统中被大量采用。
[0003]随着移动通信技术的发展，现今对第六代移动通信技术(6G)的研究正在持续开展，6G网络将是一个把地面无线通信以及卫星通信相集成的全连接世界，通过将卫星通信整合到6G移动通信，实现全球无缝覆盖。在卫星通信领域，可选的两种通信方式为无线通信和光通信，两者比较而言，光通信的传输容量比无线通信大几个量级以上。对于6G等需要大容量卫星通信容量的需求而言，卫星与卫星之间、卫星与地面之间的骨干通信方式首选光通信技术路线。由于卫星运行轨道的环境比较恶劣，卫星上的元器件的品类受限，元器件选型比较困难，并且由于商业化的需求，在成本、使用寿命等方面有着迫切的要求。由于直调直检光通信在成本、可靠性等方面的显著优势，对于以低轨卫星作为主要部署方式且需要大容量通信需求的应用场景，直调直检光通信成为首选技术体制。
[0004]卫星之间的相对位置信息的获取是保证编队星座正常运行的前提，因此卫星需要自行完成星间和星地精密测距，以确定编队星座中的星间相对状态或星地状态。将光通信技术与测距技术相结合，实现星间、星地之间互相通信、并准确测量卫星轨迹的系统，具有巨大的潜在效益和广阔的应用前景，但是如何很好地兼顾测距精度和系统成本，是一个需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术第一方面提供一种基于IM
‑
DD的测距方法，其能同时兼顾测距精度及系统成本。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]一种基于IM
‑
DD的测距方法，该方法包括以下步骤：
[0008]待测距的两终端均采用秒脉冲对本地的发送时钟和接收时钟进行频率测量，获取发送时钟和接收时钟的秒脉冲到达时间；
[0009]各终端根据测距帧发送时钟数，并基于发送时钟的秒脉冲到达时间，计算测距帧发送时间，随数据流通过IM
‑
DD数据传输通道发送至对方终端；
[0010]各终端根据测距帧接收时钟数，并基于接收时钟的秒脉冲到达时间和IM
‑
DD数据
传输通道传输的数据流，计算测距帧到达时间；
[0011]两终端均根据本终端计算的测距帧到达时间和对方终端发送的测距帧发送时间，计算各自的伪距值，根据两个终端计算的伪距值计算测距值。
[0012]一些实施例中，所述待测距的两终端均采用秒脉冲对本地的发送时钟和接收时钟进行频率测量，获取发送时钟和接收时钟的秒脉冲到达时间，包括：
[0013]分别使用发送时钟和接收时钟对组成的延迟链的多级抽头进行并行采样，确定每级延迟链的延迟时间T
tap
；
[0014]对数量为N
TAPS
的多级延迟链的多级抽头进行并行采样得到采样值D
tap
[0:N
TAPS
‑
1]；
[0015]确定逻辑值跳变的位置n
pulse
；
[0016]根据公式：T
pps
＝n
pulse
×
T
tap
计算发送时钟的秒脉冲到达时间T
pps_s
和接收时钟的秒脉冲到达时间T
pps_r
。
[0017]一些实施例中，当秒脉冲上升沿有效则查找0到1的跳变，或者当秒脉冲下降沿有效则查找1到0的跳变，以确定逻辑值跳变的位置n
pulse
。
[0018]一些实施例中，所述各终端根据测距帧发送时钟数，并基于发送时钟的秒脉冲到达时间，计算测距帧发送时间，包括：
[0019]根据公式：T
s
＝(n
send
×
F
s
)/(F
s_norm
)2‑
T
pps_s
计算测距帧发送时间T
s
，其中，n
send
为测距帧发送时钟数，F
s
为发送时钟的时钟频率测量值，F
s_norm
为发送时钟的标称频率值。
[0020]一些实施例中，在发送时钟的秒脉冲到达标志有效时，启动测距帧发送计数器，并在测距帧发送标志有效时停止测距帧发送计数器，以得到测距帧发送时钟数n
send
。
[0021]一些实施例中，所述各终端根据测距帧接收时钟数，并基于接收时钟的秒脉冲到达时间和IM
‑
DD数据传输通道传输的数据流，计算测距帧到达时间，包括：
[0022]根据公式：
[0023]T
r
＝[(n
recv
+N
r
/N
BITS
)
×
F
r
]/(F
r_norm
)2‑
T
pps_r
≈(n
recv
×
F
r
)/(F
r_norm
)2+N
r
/N
BITS
/F
r_norm
‑
T
pps_r
[0024]计算测距帧到达时间T
r
，其中，n
recv
为测距帧接收时钟数，F
r
为接收时钟的时钟频率测量值，F
r_norm
为接收时钟的标称频率值，N
r
为并行同步比特滑动值，N
BITS
为并行数据宽度。
[0025]一些实施例中，在接收时钟的秒脉冲到达标志有效时，启动测距帧接收计数器，并在测距帧接收标志有效时停止测距帧接收计数器，以得到测距帧接收时钟数n
recv
。
[0026]一些实施例中，所述两终端均根据本终端计算的测距帧到达时间和对方终端发送的测距帧发送时间，计算各自的伪距值，根据两个终端计算的伪距值计算出测距值，包括：
[0027]两终端中的第一终端根据公式：T
d1
＝T
r1
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IM
‑
DD的测距方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：待测距的两终端均采用秒脉冲对本地的发送时钟和接收时钟进行频率测量，获取发送时钟和接收时钟的秒脉冲到达时间；各终端根据测距帧发送时钟数，并基于发送时钟的秒脉冲到达时间，计算测距帧发送时间，随数据流通过IM
‑
DD数据传输通道发送至对方终端；各终端根据测距帧接收时钟数，并基于接收时钟的秒脉冲到达时间和IM
‑
DD数据传输通道传输的数据流，计算测距帧到达时间；两终端均根据本终端计算的测距帧到达时间和对方终端发送的测距帧发送时间，计算各自的伪距值，根据两个终端计算的伪距值计算测距值。2.如权利要求1所述的一种基于IM
‑
DD的测距方法，其特征在于，所述待测距的两终端均采用秒脉冲对本地的发送时钟和接收时钟进行频率测量，获取发送时钟和接收时钟的秒脉冲到达时间，包括：分别使用发送时钟和接收时钟对组成的延迟链的多级抽头进行并行采样，确定每级延迟链的延迟时间T
tap
；对数量为N
TAPS
的多级延迟链的多级抽头进行并行采样得到采样值D
tap
[0:N
TAPS
‑
1]；确定逻辑值跳变的位置n
pulse
；根据公式：T
pps
＝n
pulse
×
T
tap
计算发送时钟的秒脉冲到达时间T
pps_s
和接收时钟的秒脉冲到达时间T
pps_r
，其中，T
pps
为时钟的秒脉冲到达时间。3.如权利要求2所述的一种基于IM
‑
DD的测距方法，其特征在于：当秒脉冲上升沿有效则查找0到1的跳变，或者当秒脉冲下降沿有效则查找1到0的跳变，以确定逻辑值跳变的位置n
pulse
。4.如权利要求2所述的一种基于IM
‑
DD的测距方法，其特征在于，所述各终端根据测距帧发送时钟数，并基于发送时钟的秒脉冲到达时间，计算测距帧发送时间，包括：根据公式：T
s
＝(n
send
×
F
s
)/(F
s_norm
)2‑
T
pps_s
计算测距帧发送时间T
s
，其中，n
send
为测距帧发送时钟数，F
s
为发送时钟的时钟频率测量值，F
s_norm
为发送时钟的标称频率值。5.如权利要求4所述的一种基于IM
‑
DD的测距方法，其特征在于：在发送时钟的秒脉冲到达标志有效时，启动测距帧发送计数器，并在测距帧发送标志有效时停止测距帧发送计数器，以得到测距帧发送时钟数n
send
。6.如权利要求4所述的一种基于IM
‑
DD的测距方法，其特征在于，所述各终端根据测距帧接收时钟数，并基于接收时钟的秒脉冲到达时间和IM
‑
DD数据传输通道传输的数据流，计算测距帧到达时间，包括：根据公式：T
r
＝[(n
recv
+N
r
/N
BITS
)
×

【专利技术属性】
技术研发人员：王元祥，
申请(专利权)人：武汉匾福光电科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：