本文關(guān)鍵詞：星地時間同步基帶處理關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：星地時間同步技術(shù)是指通過某種技術(shù)體制實現(xiàn)星上本地時間與地面站本地時間的時間偏差測量以及時間同步,這種星地時間同步既可以采用物理信號同步也可以采用模型信息同步。星地時間同步技術(shù)在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座時間建立、空間站精密時間同步、衛(wèi)星精密測控、導(dǎo)彈的精確控制、空間航天器精密定軌及空間飛行器定位等研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。本論文選題來自中國科學院西部之光項目“基于Ka鏈路的星地時間同步方法研究”。圍繞該課題的研究任務(wù),本論文主要研究星地時間同步系統(tǒng)基帶信號處理方法及實現(xiàn)。論文首先介紹了星地時間同步的發(fā)展現(xiàn)狀及開展星地時間同步研究的重要性;總結(jié)了目前最常用的幾種實現(xiàn)星地時間同步方法的原理以及各自的優(yōu)缺點;重點開展了星地時間同步基帶信號處理中測距信號產(chǎn)生、捕獲、跟蹤方法的研究以及基于FPGA和DSP的設(shè)計實現(xiàn)工作。具體工作如下:1.設(shè)計了速率可變的偽碼、頻率可變的載波,定義了數(shù)據(jù)的幀格式�；贔PGA實現(xiàn)了偽碼、載波、數(shù)據(jù)幀的產(chǎn)生以及測距信號的生成;2.實現(xiàn)了滑動相關(guān)與折疊匹配濾波器兩種捕獲方法,完成了對接收測距信號的捕獲處理;3.研究了測距信號的跟蹤方法,實現(xiàn)了DLL碼跟蹤環(huán)和二階鎖頻環(huán)輔助三階鎖相環(huán)的載波跟蹤環(huán),完成了對接收信號的精確跟蹤;4.實現(xiàn)偽距觀測量的提取,并計算得到真實距離與鐘差。本論文采用Altera EP2S180 FPGA和TI 6416 DSP搭建了硬件平臺,基于該平臺實現(xiàn)星地時間同步系統(tǒng)基帶數(shù)字信號的處理。發(fā)射端測距信號產(chǎn)生部分、接收端信號捕獲、跟蹤、位同步、幀同步均在FPGA中實現(xiàn),DSP中主要完成碼環(huán)與載波環(huán)的環(huán)路濾波、偽距測量、真距與鐘差的計算。實際測試結(jié)果表明,該基帶閉環(huán)實現(xiàn)了0.8354ns的測距準確度和7.4579ps的測距分辨率。
【關(guān)鍵詞】：星地時間同步 基帶 捕獲 跟蹤 FPGA DSP
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(國家授時中心)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN967.1
【目錄】：

• 致謝3-5
• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-17
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外星地時間同步技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢14-15
• 1.2.1 國外星地時間同步技術(shù)的研究現(xiàn)狀14
• 1.2.2 國內(nèi)星地時間同步技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)安排15-17
• 2 星地時間同步方法與基帶處理17-25
• 2.1 星地時間同步的基本方法17-19
• 2.1.1 星地單向時間同步法17-18
• 2.1.2 星地激光雙向時間同步法18-19
• 2.1.3 軌道反演法19
• 2.1.4 三種方法對比19
• 2.2 基于Ka星間鏈路技術(shù)體制的星地時間同步方法19-22
• 2.2.1 星地雙向時間同步法20-22
• 2.2.2 基帶信號處理22
• 2.3 小結(jié)22-25
• 3 星地時間同步中測距信號的設(shè)計與實現(xiàn)25-33
• 3.1 碼頻可配置的偽碼生成模塊25-28
• 3.2 數(shù)據(jù)生成模塊28-29
• 3.3 頻率可配置的載波生成模塊29-30
• 3.4 同步及調(diào)制模塊30-32
• 3.4.1 同步模塊30-31
• 3.4.2 BPSK調(diào)制31-32
• 3.5 小結(jié)32-33
• 4 捕獲模塊的設(shè)計與實現(xiàn)33-47
• 4.1 捕獲原理33-35
• 4.2 數(shù)字下變頻35-36
• 4.3 相位域搜索36-44
• 4.3.1 采樣設(shè)計36-38
• 4.3.2 相關(guān)運算38-43
• 4.3.3 非相干運算43-44
• 4.4 頻域搜索44-46
• 4.5 門限值確定46
• 4.6 小結(jié)46-47
• 5 跟蹤模塊的設(shè)計與實現(xiàn)47-59
• 5.1 信號跟蹤原理47-48
• 5.2 環(huán)路組成48-55
• 5.2.1 碼跟蹤環(huán)路的研究49-51
• 5.2.2 載波跟蹤環(huán)路的研究51-54
• 5.2.3 環(huán)路濾波器研究54-55
• 5.3 跟蹤結(jié)果分析55-58
• 5.4 小結(jié)58-59
• 6 測試結(jié)果59-67
• 6.1 星地時間同步硬件平臺59-60
• 6.2 測試方法60
• 6.3 自發(fā)自收通道時延標定60-63
• 6.3.1 短線時延標定61
• 6.3.2 終端A通道時延標定61-62
• 6.3.3 終端B通道時延標定62-63
• 6.4 測試結(jié)果63-67
• 6.4.1 計數(shù)器測試 100m電纜線時延結(jié)果63
• 6.4.2 雙向測試結(jié)果63-67
• 7 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻69-73
• 作者簡介及在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果73

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本文編號：806046