基于频域均衡的深空测控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于频域均衡的深空测控系统及方法，涉及深空测控技术领域，该方法包括以下步骤：地面站将测控信息和授时码分别扩频、星座映射、傅里叶变换，产生两路频域信号，再将频域信号分别进行过采样、反傅里叶变换、添加循环前缀后，形成时域信号并发射；飞行器得到测控信息、授时码和两路m序列；飞行器对数据信息和授时码进行处理，形成下行信号并发射；地面站对下行信号依次进行时频同步、信道估计、去掉循环前缀、傅里叶变换、频域均衡、反傅里叶变换，得到均衡时域信号，再解映射和解扩，得到新数据信息和新授时码；地面站进行比相，计算距离。本发明专利技术具有较好的抗多径干扰能力，能有效提高频带利用率，解决在深空远距离低仰角条件下的测控难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及深空测控
，具体涉及一种基于频域均衡的深空测控系统及方 法。
技术介绍
为了满足深空任务所要求的测距性能，各种测距方式相继出现，其中，深空测控通 信系统中的测距系统包括地面站和飞行器，用于确定地面站与飞行器之间的距离。目前，深 空测距系统常采用伪码测距技术，这是因为伪码测距技术具有明显优点：抗干扰能力强，能 够与其它信号共享频谱，但是，大多伪码测距技术是对伪码进行载波相位映射后，直接通过 天线发送出去，发射出的信号容易受到多径干扰的影响，从而导致测距精度下降；而且，接 收机一般采用时域均衡技术，运算复杂度高，实现起来比较困难。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于频域均衡的深空测 控系统及方法，具有较好的抗多径干扰能力，有效地提高频带利用率，解决在深空远距离低 仰角条件下的测控难题。 为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于频域均衡的深空测控系统， 包括地面站和飞行器： 地面站分别对需要发送的测控信息和授时码进行扩频、星座映射、傅里叶变换，分 别产生与测控信息、授时码对应的频域信号，再将这两路频域信号分别进行过采样、反傅里 叶变换、添加循环前缀，分别形成与测控信息、授时码对应的时域信号，并发送给飞行器； 飞行器接收到与测控信息、授时码对应的时域信号，分别对这两路时域信号分别 进行解映射、解扩，得到测控信息、授时码和两路m序列；飞行器分别对数据信息和授时码 进行扩频、星座映射，得到与数据信息、授时码对应的下行信号，并采用下行频率发送至地 面站； 地面站在下行频率接收与数据信息、授时码对应的下行信号，并分别对这两路下 行信号进行时频同步、信道估计、去掉循环前缀、傅里叶变换、频域均衡、反傅里叶变换，得 到与数据信息、授时码对应的均衡时域信号，再分别对这两路均衡时域信号进行解映射和 解扩，得到新数据信息和新授时码；地面站将新数据信息和新授时码与正在发送的测控信 息和授时码进行比相，得到时延，再根据时延计算出地面站到飞行器的距离。 一种基于频域均衡的深空测控方法，该方法应用于深空测控系统，该深空测控系 统包括地面站和飞行器，该方法包括如下步骤： SI.地面站分别对需要发送的测控信息和授时码进行扩频、星座映射、傅里叶变 换，分别产生与测控信息、授时码对应的频域信号，再将这两路频域信号分别进行过采样、 反傅里叶变换、添加循环前缀，分别形成与测控信息、授时码对应的时域信号，并发送给飞 行器； S2.飞行器接收到与测控信息、授时码对应的时域信号，分别对这两路时域信号分 别进行解映射、解扩，得到测控信息、授时码和两路m序列； S3.飞行器利用解扩后得到的两路m序列分别对数据信息和授时码进行扩频、星 座映射，得到与数据信息、授时码对应的下行信号，并分别采用下行频率发送至地面站； S4.地面站在下行频率接收与数据信息、授时码对应的下行信号，并分别对这两路 下行信号进行时频同步、信道估计、去掉循环前缀、傅里叶变换、频域均衡、反傅里叶变换， 得到与数据信息、授时码对应的均衡时域信号，再分别对这两路均衡时域信号进行解映射 和解扩，得到新数据信息和新授时码； S5.地面站将新数据信息和新授时码，分别与正在发送的测控信息和授时码进行 比相，得到一个时延，再根据该时延计算出地面站到飞行器的距离。 在上述技术方案的基础上，步骤Sl具体包括以下步骤： SlOL地面站包括信号处理器、两组移位寄存器、发射端和接收端，地面站的信号 处理器产生需要发送的测控信息和授时码，两组移位寄存器分别产生周期为Nl和N2的两 路m序列，Nl、N2为正整数，m序列是由移位寄存器所能产生的周期最长的序列；利用所述 两路m序列分别对测控信息和授时码进行扩频，得到两路扩频信号； S102.将上述两路扩频信号分别进行星座映射，得到两路映射信号； S103.将上述两路映射信号分别进行快速傅里叶变换，得到两路频域信号； S104.将上述两路频域信号分别进行过采样、快速反傅里叶变换，得到两路过采样 时域信号； S105.复制两路过采样时域信号的末尾部分作为循环前缀，分别添加到对应过采 样时域信号的前端，得到两路带有循环前缀的信号； S106.上述两路带有循环前缀的信号分别经过射频通道处理，得到两路待发送的 信号，地面站的发射端将两路待发送的信号发送给飞行器。 在上述技术方案的基础上，步骤SlOl中，地面站的两组移位寄存器分别为nl级线 性移位寄存器、n2级线性移位寄存器，nl、n2为正整数，nl级线性移位寄存器产生周期为 Nl的m序列，n2级线性移位寄存器产生周期为N2的m序列，用周期为Nl的m序列对测控 信息进行扩频，得到与测控信息对应的扩频信号，用周期为N2的m序列对授时码进行扩频， 得到与授时码对应的扩频信号。 在上述技术方案的基础上，步骤S104中，当某一路频域信号需要进行M倍过采样 时，M为大于1的正整数，将该路频域信号分成等长的两部分，在这两部分的中间插入M-I倍 的全零序列，得到新的频域信号，再经过快速反傅里叶变换，将新的频域信号变换到时域， 得到该路频域信号的过采样时域信号。 在上述技术方案的基础上，步骤S105中所述循环前缀的长度由信道传播时延决 定，循环前缀的长度大于信道最大多径时延差。 在上述技术方案的基础上，步骤S4具体包括以下步骤： S401.地面站的接收端收到分别与数据信息、授时码对应的下行信号后，按这两路 下行信号的循环前缀长度，分别对这两路下行信号作延迟相关，找出峰值，确定时间同步位 置； S402.根据时间同步位置，分别对这两路下行信号进行时频同步，得到两路时频同 步?目号； S403.在时域分别对两路时频同步信号进行信道估计，去掉时频同步信号的循环 前缀，再分别通过快速傅里叶变换变换到频域，然后分别进行频域均衡，得到两路均衡频域 信号； S404.分别对两路均衡频域信号进行快速反傅里叶变换，得到两路均衡时域信 号； S405.分别对两路均衡时域信号进行解映射，恢复两路扩频信号，再对两路扩频 信号分别进行伪码捕获和跟踪，完成解扩，得到新数据信息、新授时码和两路伪随机码的相 位。 在上述技术方案的基础上，步骤S5具体包括以下步骤： S501.地面站将接收端接收的两路m序列与此时发送端正在发射的两路m序列进 行比相，得到时延T ; S502.根据时延T，计算出地面站到飞行器的距离L。 在上述技术方案的基础上，步骤S501的具体过程为：利用地面站正在发射的两路 m序列的相位，和地面站接收到的两路伪随机码的相位之间的相位差，根据剩余定理及采样 速率，得到两路扩频信号在空间经过的时延T。 在上述技术方案的基础上，步骤S502中，按以下公式计算地面站到飞行器的距离 L ： L = CXt【主权项】1. 一种基于频域均衡的深空测控系统，包括地面站和当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于频域均衡的深空测控系统，包括地面站和飞行器，其特征在于：地面站分别对需要发送的测控信息和授时码进行扩频、星座映射、傅里叶变换，分别产生与测控信息、授时码对应的频域信号，再将这两路频域信号分别进行过采样、反傅里叶变换、添加循环前缀，分别形成与测控信息、授时码对应的时域信号，并发送给飞行器；飞行器接收到与测控信息、授时码对应的时域信号，分别对这两路时域信号分别进行解映射、解扩，得到测控信息、授时码和两路m序列；飞行器分别对数据信息和授时码进行扩频、星座映射，得到与数据信息、授时码对应的下行信号，并采用下行频率发送至地面站；地面站在下行频率接收与数据信息、授时码对应的下行信号，并分别对这两路下行信号进行时频同步、信道估计、去掉循环前缀、傅里叶变换、频域均衡、反傅里叶变换，得到与数据信息、授时码对应的均衡时域信号，再分别对这两路均衡时域信号进行解映射和解扩，得到新数据信息和新授时码；地面站将新数据信息和新授时码与正在发送的测控信息和授时码进行比相，得到时延，再根据时延计算出地面站到飞行器的距离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙伟，张海林，赵瑞芳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61