基于頻域均衡的深空測控系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及深空測控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻域均衡的深空測控系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足深空任務(wù)所要求的測距性能，各種測距方式相繼出現(xiàn)，其中，深空測控通 信系統(tǒng)中的測距系統(tǒng)包括地面站和飛行器，用于確定地面站與飛行器之間的距離。目前，深 空測距系統(tǒng)常采用偽碼測距技術(shù)，這是因為偽碼測距技術(shù)具有明顯優(yōu)點：抗干擾能力強，能 夠與其它信號共享頻譜，但是，大多偽碼測距技術(shù)是對偽碼進行載波相位映射后，直接通過 天線發(fā)送出去，發(fā)射出的信號容易受到多徑干擾的影響，從而導(dǎo)致測距精度下降；而且，接 收機一般采用時域均衡技術(shù)，運算復(fù)雜度高，實現(xiàn)起來比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于頻域均衡的深空測 控系統(tǒng)及方法，具有較好的抗多徑干擾能力，有效地提高頻帶利用率，解決在深空遠距離低 仰角條件下的測控難題。
[0004] 為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種基于頻域均衡的深空測控系統(tǒng)， 包括地面站和飛行器：
[0005] 地面站分別對需要發(fā)送的測控信息和授時碼進行擴頻、星座映射、傅里葉變換，分 別產(chǎn)生與測控信息、授時碼對應(yīng)的頻域信號，再將這兩路頻域信號分別進行過采樣、反傅里 葉變換、添加循環(huán)前綴，分別形成與測控信息、授時碼對應(yīng)的時域信號，并發(fā)送給飛行器；
[0006] 飛行器接收到與測控信息、授時碼對應(yīng)的時域信號，分別對這兩路時域信號分別 進行解映射、解擴，得到測控信息、授時碼和兩路m序列；飛行器分別對數(shù)據(jù)信息和授時碼 進行擴頻、星座映射，得到與數(shù)據(jù)信息、授時碼對應(yīng)的下行信號，并采用下行頻率發(fā)送至地 面站；
[0007] 地面站在下行頻率接收與數(shù)據(jù)信息、授時碼對應(yīng)的下行信號，并分別對這兩路下 行信號進行時頻同步、信道估計、去掉循環(huán)前綴、傅里葉變換、頻域均衡、反傅里葉變換，得 到與數(shù)據(jù)信息、授時碼對應(yīng)的均衡時域信號，再分別對這兩路均衡時域信號進行解映射和 解擴，得到新數(shù)據(jù)信息和新授時碼；地面站將新數(shù)據(jù)信息和新授時碼與正在發(fā)送的測控信 息和授時碼進行比相，得到時延，再根據(jù)時延計算出地面站到飛行器的距離。
[0008] 一種基于頻域均衡的深空測控方法，該方法應(yīng)用于深空測控系統(tǒng)，該深空測控系 統(tǒng)包括地面站和飛行器，該方法包括如下步驟：
[0009] SI.地面站分別對需要發(fā)送的測控信息和授時碼進行擴頻、星座映射、傅里葉變 換，分別產(chǎn)生與測控信息、授時碼對應(yīng)的頻域信號，再將這兩路頻域信號分別進行過采樣、 反傅里葉變換、添加循環(huán)前綴，分別形成與測控信息、授時碼對應(yīng)的時域信號，并發(fā)送給飛 行器；
[0010] S2.飛行器接收到與測控信息、授時碼對應(yīng)的時域信號，分別對這兩路時域信號分 別進行解映射、解擴，得到測控信息、授時碼和兩路m序列；
[0011] S3.飛行器利用解擴后得到的兩路m序列分別對數(shù)據(jù)信息和授時碼進行擴頻、星 座映射，得到與數(shù)據(jù)信息、授時碼對應(yīng)的下行信號，并分別采用下行頻率發(fā)送至地面站；
[0012] S4.地面站在下行頻率接收與數(shù)據(jù)信息、授時碼對應(yīng)的下行信號，并分別對這兩路 下行信號進行時頻同步、信道估計、去掉循環(huán)前綴、傅里葉變換、頻域均衡、反傅里葉變換， 得到與數(shù)據(jù)信息、授時碼對應(yīng)的均衡時域信號，再分別對這兩路均衡時域信號進行解映射 和解擴，得到新數(shù)據(jù)信息和新授時碼；
[0013] S5.地面站將新數(shù)據(jù)信息和新授時碼，分別與正在發(fā)送的測控信息和授時碼進行 比相，得到一個時延，再根據(jù)該時延計算出地面站到飛行器的距離。
[0014] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟Sl具體包括以下步驟：
[0015] SlOL地面站包括信號處理器、兩組移位寄存器、發(fā)射端和接收端，地面站的信號 處理器產(chǎn)生需要發(fā)送的測控信息和授時碼，兩組移位寄存器分別產(chǎn)生周期為Nl和N2的兩 路m序列，Nl、N2為正整數(shù)，m序列是由移位寄存器所能產(chǎn)生的周期最長的序列；利用所述 兩路m序列分別對測控信息和授時碼進行擴頻，得到兩路擴頻信號；
[0016] S102.將上述兩路擴頻信號分別進行星座映射，得到兩路映射信號；
[0017] S103.將上述兩路映射信號分別進行快速傅里葉變換，得到兩路頻域信號；
[0018] S104.將上述兩路頻域信號分別進行過采樣、快速反傅里葉變換，得到兩路過采樣 時域信號；
[0019] S105.復(fù)制兩路過采樣時域信號的末尾部分作為循環(huán)前綴，分別添加到對應(yīng)過采 樣時域信號的前端，得到兩路帶有循環(huán)前綴的信號；
[0020] S106.上述兩路帶有循環(huán)前綴的信號分別經(jīng)過射頻通道處理，得到兩路待發(fā)送的 信號，地面站的發(fā)射端將兩路待發(fā)送的信號發(fā)送給飛行器。
[0021] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟SlOl中，地面站的兩組移位寄存器分別為nl級線 性移位寄存器、n2級線性移位寄存器，nl、n2為正整數(shù)，nl級線性移位寄存器產(chǎn)生周期為 Nl的m序列，n2級線性移位寄存器產(chǎn)生周期為N2的m序列，用周期為Nl的m序列對測控 信息進行擴頻，得到與測控信息對應(yīng)的擴頻信號，用周期為N2的m序列對授時碼進行擴頻， 得到與授時碼對應(yīng)的擴頻信號。
[0022] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S104中，當某一路頻域信號需要進行M倍過采樣 時，M為大于1的正整數(shù)，將該路頻域信號分成等長的兩部分，在這兩部分的中間插入M-I倍 的全零序列，得到新的頻域信號，再經(jīng)過快速反傅里葉變換，將新的頻域信號變換到時域， 得到該路頻域信號的過采樣時域信號。
[0023] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S105中所述循環(huán)前綴的長度由信道傳播時延決 定，循環(huán)前綴的長度大于信道最大多徑時延差。
[0024] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S4具體包括以下步驟：
[0025] S401.地面站的接收端收到分別與數(shù)據(jù)信息、授時碼對應(yīng)的下行信號后，按這兩路 下行信號的循環(huán)前綴長度，分別對這兩路下行信號作延遲相關(guān)，找出峰值，確定時間同步位 置；
[0026] S402.根據(jù)時間同步位置，分別對這兩路下行信號進行時頻同步，得到兩路時頻同 步?目號；
[0027] S403.在時域分別對兩路時頻同步信號進行信道估計，去掉時頻同步信號的循環(huán) 前綴，再分別通過快速傅里葉變換變換到頻域，然后分別進行頻域均衡，得到兩路均衡頻域 信號；
[0028] S404.分別對兩路均衡頻域信號進行快速反傅里葉變換，得到兩路均衡時域信 號；
[0029] S405.分別對兩路均衡時域信號進行解映射，恢復(fù)兩路擴頻信號，再對兩路擴頻 信號分別進行偽碼捕獲和跟蹤，完成解擴，得到新數(shù)據(jù)信息、新授時碼和兩路偽隨機碼的相 位。
[0030] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S5具體包括以下步驟：
[0031] S501.地面站將接收端接收的兩路m序列與此時發(fā)送端正在發(fā)射的兩路m序列進 行比相，得到時延T ;
[0032] S502.根據(jù)時延T，計算出地面站到飛行器的距離L。
[0033] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S501的具體過程為：利用地面站正在發(fā)射的兩路 m序列的相位，和地面站接收到的兩路偽隨機碼的相位之間的相位差，根據(jù)剩余定理及采樣 速率，得到兩路擴頻信號在空間經(jīng)過的時延T。
[0034] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟S502中，按以下公式計算地面站到飛行器的距離 L ：
[0035] L = CXt
【主權(quán)項】
1. 一種基于頻域均衡的深空測控系統(tǒng)，包括地面站和