【技术实现步骤摘要】
一种基于模板重构的通信测距一体化方法
[0001]本专利技术涉及一种基于模板重构的通信测距一体化方法，属于通信信号处理领域。
技术介绍
[0002]导航定位技术作为卫星通信领域中的重要组成部分之一，可以对用户实现高精度测距测速，进而对其实施精准定位。常用的测距方法一般包括脉冲测距、侧音测距以及伪码测距等。在卫星测控领域方面，伪码测距的优势十分突出，伪随机码以其固有的长周期和互相关特性可以同时提高测距距离和测量精度，并且采用码分多址技术可以实现对多个目标同时进行测控，此外，该测距方法还具有抗干扰能力强、低截获概率的特点，已经成为我国新一代测控系统的发展方向。
[0003]起初，伪码测距一般通过直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)信号进行实现，然而，在通信数据吞吐量相同的情况下，利用DSSS信号实现伪码测距会造成传输带宽的增大以及频带利用率的下降。现有的卫星通信帧结构一般需要具备导频和通信数据，仅利用导频部分作为已知的伪码信息实现接收信号的同步、测距等功能，具有很高的频...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于模板重构的通信测距一体化方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一、发送具有如下帧结构的扩频信号；所述帧结构为：传输帧整帧长L
frm
个符号，其中导频是长度为L
h
个符号的伪随机序列，后续是长度为(L
frm
‑
L
h
)个符号的待传输数据；在传输连续数据的同时，仅通过发射长度为L
h
个符号非连续导频作为已知的伪码序列用于时间同步及距离测量，节省发射能量；该帧结构下每一帧相当于DSSS信号中的一个码元，帧内的每一比特视为扩频码；步骤二、接收步骤一发射的扩频信号，将接收的扩频信号经过射频前端处理之后得到基带信号x(t)；步骤三、接收端对步骤二中接收到的基带信号进行采样实现模数转换，利用信号中的导频信息，采用匹配滤波法对转换后的接收信号进行捕获，得到接收信号与本地导频序列的相对时延，根据所述相对时延初步定位接收信号的到来时刻，同时所述相对时延也为后续跟踪第一帧信号的模板重构提供先验信息；步骤四、针对步骤三捕获到的接收信号进行跟踪，接收信号分别与接收端产生的超前、即时、滞后三路本地伪码序列进行积分清除运算，积分结果通过鉴相器和环路滤波器，得到码NCO的控制字增量；步骤五、根据步骤四得到的码NCO的控制字，通过码表寻址的方式来更新本地伪码序列的相位，通过模板重构使导频的长度由L
h
比特增加到L
frm
比特；通过增加导频长度为环路积分清除运算带来更高的增益，进而提升信噪比；步骤六：重复步骤四到五，直到三路积分清除结果满足超前支路与滞后支路的积分结果相等且小于即时支路积分结果时，实现数字延迟锁定环路DDLL环路稳定，此时即时支路本地序列与接收信号的相位完全对齐，使鉴相结果δ
cp
的值无限趋近于0，实现通信测距一体化；用鉴相结果δ
cp
的均方根误差RMSE来衡量跟踪的性能以及距离测量的精度，通过模板重构带来信噪比的增益，因此通过帧头模板重构降低鉴相结果的RMSE从而提升跟踪性能与距离测量精度。2.如权利要求1所述的一种基于模板重构的通信测距一体化方法，其特征在于：步骤二中，所述基带信号x(t)的时域表达式为：其中，s(t)表示接收信号中的有效信息成分，幅度用A表示；T
b
代表一个码元的持续时间，τ表示未知的传输时延；n(t)表示功率谱为N0的高斯白噪声；N
frm
表示传输的总帧数，n
frm
表示当前传输帧的帧号；T
frm
代表帧周期，表示为T
frm
＝T
b
×
L
frm
；c(k)表示一帧当中第k比特的数据取值，取值范围为c(k)＝{
‑
1,1}；g(t)是按如下式(2)定义的门函数：g(t)＝u(t)
‑
u(t
‑
T
b
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，u(t)表示阶跃函数，根据式(2)，式(1)中的g(t
‑
kT
b
‑
(n
frm
‑
1)T
frm
‑
τ)展开为：g(t
‑
kT
b
‑
(n
frm
‑
1)T
frm
‑
τ)＝u(t
‑
kT
b
‑
(n
frm
‑
1)T
frm
‑
τ)
‑
u(t
‑
(k+1)T
b
‑
(n
frm
‑
1)T
frm
‑
τ) (3)结合步骤一中的发射信号所具有的稀疏导频的帧结构，式(1)进一步表示为：
其中，c1(k1)表示位于帧头的长度为L
h
比特的伪随机序列；c2(k2)表示(L
frm
‑
L
h
)比特的数据信号；h1(t
‑
kT
b
‑
(n
...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁旭辉，姚智瀚，卢琦，金涌家，鲜云竹，杨凯，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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