深空測(cè)控DS-FH混合擴(kuò)頻信號(hào)捕獲技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、深空測(cè)控通信系統(tǒng)是深空探測(cè)活動(dòng)中信息保障的核心，為進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能，DS/FH混合擴(kuò)頻已成為未來(lái)測(cè)控體制的發(fā)展趨勢(shì)，作為測(cè)控系統(tǒng)建立通信的基本問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)DS/FH混合擴(kuò)頻信號(hào)的直接捕獲是該體制走向?qū)嶋H應(yīng)用的前提。
　　然而，將DS/FH混合擴(kuò)頻技術(shù)引入深空測(cè)控的特殊應(yīng)用領(lǐng)域，給信號(hào)捕獲技術(shù)研究提出新的、更高的挑戰(zhàn)：
　　(1)深空通信距離遙遠(yuǎn)、信道惡劣，致使接收信號(hào)微弱，定時(shí)誤差大；
　　(2)測(cè)控目標(biāo)高動(dòng)態(tài)

2、特性，導(dǎo)致接收信號(hào)的多普勒效應(yīng)加?。?br>　　(3)測(cè)控業(yè)務(wù)要求高精度，使得擴(kuò)頻偽碼趨于選擇無(wú)周期的混沌序列并提高碼率，增加了捕獲難度。
　　為此，本文針對(duì)DS/FH體制深空測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一——DS/FH混合擴(kuò)頻信號(hào)捕獲技術(shù)展開(kāi)研究，具體包括：
　　第一，針對(duì)深空測(cè)控的具體場(chǎng)景，討論并量化其特殊性給信號(hào)捕獲帶來(lái)的影響?？紤]最遠(yuǎn)為84?10 km的通信距離，12 km/s的飛行器速度，結(jié)合下行鏈路預(yù)算，分析了接收信號(hào)的

3、信噪比、時(shí)間不確定度、多普勒及其變化率等需求指標(biāo)，選擇使用周期為15年的DS/FH混合擴(kuò)頻偽碼。
　　第二，針對(duì)搜索區(qū)間和捕獲時(shí)間的約束條件，設(shè)計(jì)詳細(xì)捕獲方案?；诙嗥绽疹l率分槽和大規(guī)模并行相關(guān)思想，提出一種多通道搜索策略，采用10個(gè)捕獲通道，每個(gè)通道采用100路并行相關(guān)器，在最長(zhǎng)20s內(nèi)完成多普勒頻移為?100kHz、時(shí)間不確定度為?500,000chips的相位搜索。
　　第三，針對(duì)接收信號(hào)載噪比約束條件，給出捕獲方案的

4、相干-非相干積分聯(lián)合檢測(cè)策略。研究了相干積分和非相干積分算法，分析了二者的信噪比增益以及積分時(shí)間制約因素，設(shè)計(jì)采用500μs的相干積分和2ms的非相干積分，可以共獲取39dB的信噪比提升。
　　第四，結(jié)合深空測(cè)控系統(tǒng)地面設(shè)備的研制，完成捕獲方案的工程實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。以 FPGA為主要實(shí)現(xiàn)器件，對(duì)捕獲方案處理算法和執(zhí)行流程進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)、板級(jí)驗(yàn)證，并在深空信道模擬器中進(jìn)行捕獲測(cè)試，捕獲成功概率大于90％，平均捕獲時(shí)間小于20s，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)