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

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【摘要】：星地時(shí)間同步技術(shù)是指通過某種技術(shù)體制實(shí)現(xiàn)星上本地時(shí)間與地面站本地時(shí)間的時(shí)間偏差測(cè)量以及時(shí)間同步,這種星地時(shí)間同步既可以采用物理信號(hào)同步也可以采用模型信息同步。星地時(shí)間同步技術(shù)在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座時(shí)間建立、空間站精密時(shí)間同步、衛(wèi)星精密測(cè)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(jià)值。本論文選題來自中國科學(xué)院西部之光項(xiàng)目“基于Ka鏈路的星地時(shí)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(shí)間同步系統(tǒng)基帶信號(hào)處理方法及實(shí)現(xiàn)。論文首先介紹了星地時(shí)間同步的發(fā)展現(xiàn)狀及開展星地時(shí)間同步研究的重要性;總結(jié)了目前最常用的幾種實(shí)現(xiàn)星地時(shí)間同步方法的原理以及各自的優(yōu)缺點(diǎn);重點(diǎn)開展了星地時(shí)間同步基帶信號(hào)處理中測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生、捕獲、跟蹤方法的研究以及基于FPGA和DSP的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工作。具體工作如下:1.設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了偽碼、載波、數(shù)據(jù)幀的產(chǎn)生以及測(cè)距信號(hào)的生成;2.實(shí)現(xiàn)了滑動(dòng)相關(guān)與折疊匹配濾波器兩種捕獲方法,完成了對(duì)接收測(cè)距信號(hào)的捕獲處理;3.研究了測(cè)距信號(hào)的跟蹤方法,實(shí)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(duì)接收信號(hào)的精確跟蹤;4.實(shí)現(xiàn)偽距觀測(cè)量的提取,并計(jì)算得到真實(shí)距離與鐘差。本論文采用Altera EP2S180 FPGA和TI 6416 DSP搭建了硬件平臺(tái),基于該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)星地時(shí)間同步系統(tǒng)基帶數(shù)字信號(hào)的處理。發(fā)射端測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生部分、接收端信號(hào)捕獲、跟蹤、位同步、幀同步均在FPGA中實(shí)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(cè)量、真距與鐘差的計(jì)算。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明,該基帶閉環(huán)實(shí)現(xiàn)了0.8354ns的測(cè)距準(zhǔn)確度和7.4579ps的測(cè)距分辨率。
【關(guān)鍵詞】：星地時(shí)間同步 基帶 捕獲 跟蹤 FPGA DSP
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(國家授時(shí)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(shí)間同步技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)14-15
• 1.2.1 國外星地時(shí)間同步技術(shù)的研究現(xiàn)狀14
• 1.2.2 國內(nèi)星地時(shí)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(shí)間同步方法與基帶處理17-25
• 2.1 星地時(shí)間同步的基本方法17-19
• 2.1.1 星地單向時(shí)間同步法17-18
• 2.1.2 星地激光雙向時(shí)間同步法18-19
• 2.1.3 軌道反演法19
• 2.1.4 三種方法對(duì)比19
• 2.2 基于Ka星間鏈路技術(shù)體制的星地時(shí)間同步方法19-22
• 2.2.1 星地雙向時(shí)間同步法20-22
• 2.2.2 基帶信號(hào)處理22
• 2.3 小結(jié)22-25
• 3 星地時(shí)間同步中測(cè)距信號(hào)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(jì)與實(shí)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(jì)36-38
• 4.3.2 相關(guān)運(yùn)算38-43
• 4.3.3 非相干運(yùn)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(jì)與實(shí)現(xiàn)47-59
• 5.1 信號(hào)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(cè)試結(jié)果59-67
• 6.1 星地時(shí)間同步硬件平臺(tái)59-60
• 6.2 測(cè)試方法60
• 6.3 自發(fā)自收通道時(shí)延標(biāo)定60-63
• 6.3.1 短線時(shí)延標(biāo)定61
• 6.3.2 終端A通道時(shí)延標(biāo)定61-62
• 6.3.3 終端B通道時(shí)延標(biāo)定62-63
• 6.4 測(cè)試結(jié)果63-67
• 6.4.1 計(jì)數(shù)器測(cè)試 100m電纜線時(shí)延結(jié)果63
• 6.4.2 雙向測(cè)試結(jié)果63-67
• 7 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果73

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本文編號(hào)：806046