基于扩频模式利用数据帧进行解模糊的多站测距装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于扩频模式利用数据帧进行解模糊的测距装置，属于卫星通信测距技术领域。该装置包括数据帧采样模块和距离解算模块；所述数据帧解调模块解调出帧数据后，利用数据帧产生模块提供的帧头前沿脉冲对上行帧数据进行采样，得到的采样值折算为延迟时间，再传送给距离解算模块；距离解算模块通过计算采样点的帧计数、码周期计数、码片计数及码片内相位得到帧采样延时T

【技术实现步骤摘要】
基于扩频模式利用数据帧进行解模糊的多站测距装置


[0001]本专利技术涉及到卫星通信测距
，特别涉及基于扩频模式利用数据帧进行解模糊的多站测距装置。

技术介绍

[0002]在航天航空测控领域中，传统测距一般采用测音测距及伪码测距两种体制，测音测距需要采用多种测音轮发的机制来进行距离解模糊，该机制距离捕获时间长，测距精度低，是一种比较传统的测距方法，纯伪码测距的最大无模糊距离与伪码长度相关，短码匹配距离短，需要通过轨道预报或其他途径来确定实际距离值，而长码测距虽然可以提高无模糊距离，但是捕获时间长，不适合需要快速捕获的测距系统。
[0003]传统测距在多站联合测距时，还需要设计专门的遥控通道通过主站对各副站进行调度，不仅增加了设备的复杂度，降低了可靠性，且执行任务前准备流程繁琐，执行步骤多，准备时间长。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于扩频模式利用数据帧进行解模糊的多站测距装置。该装置可对多目标同时进行测距，也可以多站对同一目标进行测距。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0006]基于扩频模式利用数据帧进行解模糊的多站测距装置，包括发射端部分和接收端部分；所述发射端部分主要由第一伪码频率发生器NCO模块8、第一伪码发生器7、分频器9、数据帧产生模块10、本地载波产生器NCO模块11和DA产生器12组成；所述接收端部分主要由AD采样器1、本地载波产生器NCO模块2、数据帧解调模块4、第二伪码发生器5、第二伪码频率发生器NCO模块6以及短码、载波捕获与跟踪单元3组成；还包括数据帧采样模块13和距离解算模块14；
[0007]在数据帧采样模块中，所述数据帧解调模块4解调出帧数据后，利用帧头前沿脉冲对数据帧产生模块(10)的上行帧数据进行采样，得到的采样值折算为延迟时间，再传送给距离解算模块14；距离解算模块通过计算采样点的帧计数、码周期计数、码片计数及码片内相位得到帧采样延时T
时延
，地面天线与卫星之间的空间距离式中，c为光速；T
地面零值
为地面上的设备时延，通过该装置的偏馈环路测量；T
星上零值
为卫星上的设备时延，由卫星提供。
[0008]进一步的，所述发射端部分的信号处理过程：第一伪码频率发生器NCO模块8产生的伪码时钟分别传输给伪码发生器7和分频器9，其中伪码发生器7通过伪码时钟生成伪码序列，分频器9通过伪码时钟产生数据帧时钟；数据帧产生模块10产生的帧数据与第一伪码发生器7产生的伪码序列进行扩频形成扩频数据流，其中，数据帧为固定帧内容或可变数据；用扩频数据流对本地载波产生器NCO模块11产生的中频载波进行相位调制，产生扩频中
频信号；上行链路的上行锁相器通过参考本振时钟产生上行混频器的模拟信号，上行混频器的模拟信号与DA产生器12输出的中频信号进行混频，产生射频上行信号通过天线发出；
[0009]所述接收端部分的信号处理过程：卫星收到地面天线发出的上行射频信号后，经过卫星变频器变频转发后送回地面与地面下行本振进行混频，产生下行中频输入信号，卫星接收到上行信号后在转发的同时接收处理，解调出数据，在测距的同时完成遥控或数据注入功能；中频接收模块A/D采样器对下行中频输入信号进行中频采样，与本地载波产生器NCO模块2产生的两路正交信号进行数字下变频，得到I、Q两路正交扩频信号；设置初始的载波频率和伪码初相，调节NCO的本振和伪码的时延，对信号进行能量检测，直至信号能量超过门限，信号的多谱勒和时延落入初始设置的捕获窗口，扩频信号得到解扩；捕获到信号后，载波环和伪码环转入跟踪状态，分别对载波和伪码相位进行跟踪；载波和伪码都跟踪后，从cos支路得到帧数据基带信号给数据帧解调模块4，通过位同步、帧同步得到帧头及帧数据。
[0010]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0011]1、本专利技术的伪码长度的选择不影响距离的解模糊，且测距精度与传统的伪码测距精度一致。
[0012]2、本专利技术相对于传统的测距，无需改变硬件设计，该测距算法与传统测距体制的硬件平台保持兼容。
[0013]3、本专利技术通过频分或码分机制，可对多目标同时进行测距，也可以多站对同一目标进行测距。
[0014]4、本专利技术加调的数据帧填充自定义数据，利用数据帧可以给卫星传送指令或进行数据注入，在测距的同时完成遥控或数据注入功能。
[0015]5、本专利技术如果是多站测距，地面站之间可通过数据帧相互传输设备状态或主站给副站发送调度指令，不需要额外增加遥控链路即可实现遥控功能，副站可实现无人值守，大大降低设备研制及运营成本。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例的结构原理框图。
具体实施方式
[0017]下面，结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]本专利技术可对卫星进行单站测距或多站测距定轨，该技术在当前扩频测距的基础上加调自定义数据帧对距离进行解算，最大无模糊距离可根据实际情况通过调整数据帧长度进行灵活设置，加调的数据帧可以为固定帧内容，也可以填充可变数据，利用数据帧可以给卫星传送指令或进行数据注入，在测距的同时完成遥控或数据注入功能。通过频分或码分机制，扩展接收端装置，可单站对多目标同时进行测距，也可以多站对同一目标进行测距，地面站之间可通过数据帧相互传输设备状态或主站给副站发送调度指令，实现副站无人值
守的多站联合测距。
[0020]本实施例通过地面发射终端利用伪码扩频技术对数据帧进行扩频处理，扩频时伪码起始沿与数据帧起始沿对齐，且伪码与数据必须整填，扩频信号经天线发出后由卫星进行变频转发，地面接收系统对下行信号进行载波伪码捕获，并对数据帧进行解调，恢复出帧头前沿，利用帧头脉冲前沿对上行发数据帧进行采样，得出发送帧与接收帧之间的时延，通过累加帧计数、数据码片计数、码周期计数、伪码码片计数及伪码码片内相位值可准确得出时延值，该时延为信号从输出端到接收端的总时延，除去地面及卫星零值后，根据光速c，可得到地面天线到卫星的双向空间距离。
[0021]该专利技术特别适用于高轨同步卫星的距离测量或定轨业务。
[0022]参照图1，本实施例包括以下模块：发射端部分主要由第一伪码频率发生器NCO模块8、第一伪码发生器7、分频器9、数据帧产生模块10、本地载波产生器NCO模块11和DA产生器12组成；所述接收端部分主要由AD采样器1、本地载波产生器NCO模块2、数据帧解调模块4、第二伪码发生器5、第二伪码频率发生器NCO模块6以及短码、载波捕获与跟踪单元3组成。
[0023]一、参数设计
[0024]在设备执行测距任务前，需要提前获取星上零值T...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于扩频模式利用数据帧进行解模糊的多站测距装置，包括发射端部分和接收端部分；所述发射端部分主要由第一伪码频率发生器NCO模块(8)、第一伪码发生器(7)、分频器(9)、数据帧产生模块(10)、本地载波产生器NCO模块(11)和DA产生器(12)组成；所述接收端部分主要由AD采样器(1)、本地载波产生器NCO模块(2)、数据帧解调模块(4)、第二伪码发生器(5)、第二伪码频率发生器NCO模块(6)以及短码、载波捕获与跟踪单元(3)组成；其特征在于，还包括数据帧采样模块(13)和距离解算模块(14)；在数据帧采样模块(13)中，所述数据帧解调模块(4)解调出帧数据后，利用帧头前沿脉冲对数据帧产生模块(10)的上行帧数据进行采样，得到的采样值折算为延迟时间，再传送给距离解算模块(14)；距离解算模块通过计算采样点的帧计数、码周期计数、码片计数及码片内相位得到帧采样延时T
时延
，地面天线与卫星之间的空间距离式中，c为光速；T
地面零值
为地面上的设备时延，通过该装置的偏馈环路测量；T
星上零值
为卫星上的设备时延，由卫星提供。2.根据权利要求1所述的基于扩频模式利用数据帧进行解模糊的多站测距装置，其特征在于，所述发射端部分的信号处理过程：第一伪码频率发生器NCO模块(8)产生的伪码时钟分别传输给伪码发生器(7)和分频器(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑翘楚，程亚勇，孙大元，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：