本文選題：星間鏈路　切入點：通信測距一體化　出處：《中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心》2017年博士論文

【摘要】：本論文的研究內(nèi)容的項目背景,是某繞月低頻干涉測量衛(wèi)星編隊項目。通信、測距、時間同步(Communication,RangingSynchronization,CRS)是衛(wèi)星編隊進行干涉測量的前提條件,被視為有效載荷協(xié)同工作領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)本論文的調(diào)研工作,有比較多的星間鏈路實現(xiàn)了通信功能,也有比較多的項目實現(xiàn)了非常高精度(200km距離達(dá)到1~2mm精度)的星間測距,較高精度的時間同步(優(yōu)于1ns,現(xiàn)處于研究階段)。但是,這些功能的實現(xiàn),都還只是單一的功能,不能夠在單一的射頻鏈路上,同時完成完整的CRS功能。本論文所依托的項目,對衛(wèi)星的體積、重量、功耗等都有嚴(yán)格的限制,同時,CRS設(shè)備還需要受到飛行器軌道、功耗等限制條件,不能夠采用GNSS授時、溫控等技術(shù)提高測量和后處理的精度。本文重點研究了同時滿足上述約束要求的CRS一體化的星間鏈路方案,該項目的CRS系統(tǒng)需要達(dá)到的指標(biāo)為:1~10km距離下,同時完成1Mbps信源速率的傳輸,1m的測距精度和3.3ns的時間同步精度。本論文首先研究了一體化CRS技術(shù)的信號體制:采用可以兼具數(shù)傳、測距一體化的GMSK+PN(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying+Pseudo Noise)調(diào)制。它可以在兼顧高碼率數(shù)傳的條件下,完成較高精度的測距和時間同步,本文對此種調(diào)制解調(diào)方式的調(diào)制參數(shù)的設(shè)置、數(shù)傳信號解調(diào)、測距信號分離和測距信號解調(diào)等進行了深入研究。本論文提出了一體化CRS技術(shù)在提供同步的、低抖動的參考時鐘源的過程中,分成測量和馴服兩步走的策略。測量精度是滿足任務(wù)精度要求的前提,本文明確了雙向單程偽距測量(Dual One Way Ranging,DOWR)的原理、對測量的各種誤差源,進行了建模分析,并根據(jù)模型,對各種誤差消除的技術(shù)進行了分析比較,得到了本技術(shù)在現(xiàn)有條件下,最終可以達(dá)到的性能極限。一體化CRS技術(shù)的測量得到的距離和時差信息,需要經(jīng)過濾波后處理算法,才可以得到最終的距離,通過馴服算法,得到高精度、低抖動的參考時鐘信號。本文對上述后處理算法,進行了深入研究。
[Abstract]:The project background of this thesis is a satellite formation project of low frequency interferometry around the moon.Communication, ranging and time synchronization (CRS) is a prerequisite for satellite formation interferometry, and is regarded as one of the key technologies in the field of payload cooperative work.According to the research work of this paper, more intersatellite links have realized the communication function, and many projects have realized the intersatellite ranging with very high precision (200km distance to 1~2mm precision).High precision time synchronization (better than 1 NS) is now in the research stage.However, the implementation of these functions is only a single function, can not be on a single RF link, complete CRS functions at the same time.The project supported in this paper has strict limits on the volume, weight and power consumption of the satellite. At the same time, the CRS equipment also needs to be restricted by the orbit and power consumption of the aircraft, so it can not be used for GNSS timing.Temperature control and other techniques to improve the accuracy of measurement and post-processing.In this paper, we focus on the intersatellite link scheme of CRS integration, which meets the requirements mentioned above. The CRS system of this project needs to reach the target of 10 km distance.At the same time, the ranging accuracy of 1Mbps source rate and the time synchronization accuracy of 3.3ns are achieved.In this paper, we first study the signal system of integrated CRS technology: GMSK PN(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying Pseudo Noise, which can be integrated with digital transmission and ranging, is adopted.It can achieve high precision ranging and time synchronization under the condition of taking into account the high bit rate digital transmission. In this paper, the modulation parameters of this modulation and demodulation mode, the digital signal demodulation,The separation of ranging signals and demodulation of ranging signals are studied in depth.This paper proposes a two-step strategy of measuring and taming the integrated CRS technology in the process of providing a synchronous, low-jitter reference clock source.The measurement accuracy is the prerequisite to meet the requirement of task precision. This paper clarifies the principle of dual One Way angling DOWR (dual One Way ranging DOWR), analyzes the error sources of the measurement, and analyzes the error sources according to the model.By analyzing and comparing the techniques of error elimination, the performance limits of this technique can be achieved under the existing conditions.The distance and time difference information obtained by integrated CRS technology need to be filtered and processed before the final distance can be obtained. The reference clock signal with high precision and low jitter can be obtained by taming the algorithm.In this paper, the post-processing algorithm is studied.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P228

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本文編號：1707089