一体化融合完成靶场飞行器遥测与测距的方法技术

本发明专利技术提出一种一体化融合完成靶场飞行器遥测与测距的方法，旨在提供一种在下行链路中不需单独为测距信号分配频谱与功率，不需采用扩频测距信号体制，利用单频点下行信号完成多个地面测控站同时遥测与测距的方法。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：在飞行器应答机端，利用下行遥测帧头对多个地面测控站发送的上行测距伪码分别进行采样，得到各个伪码码片预设相位到达时刻与遥测帧头首比特位时刻的时间差测量值，将此时间差测量值与遥测数据进行两路复用，在遥测帧内装载时间差测量值数据；在多个地面测控站端，完成下行遥测信号的载波同步、位同步与帧同步，将得到的遥测帧头接收时刻减去遥测帧内所装载的对应时间差测量值，参考伪码码片预设相位的发送时刻，完成遥测、测距。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在靶场测控中，利用单频点下行信号完成多个地面测控站同时遥测测距飞行器的方法。
技术介绍
PCM-FM信号具有恒包络特性，发射机可选用C类功率放大器，相对相移键控类调制方式，功率利用率高。此外，PCM-FM信号具有抗飞行器火焰衰减能力强的特点。因此，PCM-FM调制信号是目前靶场飞行器测控最为常用的下行遥测信号形式(当前工程中 PCM-FM信号支持的数据速率可达IOMbps以上)。在靶场飞行器测控中，若要在完成遥测功能的同时，支持多个地面测控站的测距功能，必须在PCM-FM遥测信号之外采用相干或者非相干扩频测距体制，上、下行信号采用 UQPSK调制方式。对于地面测控站发送的上行信号，I路发送低速率的遥控数据、Q路发送相干体制的测距伪码或者非相干测距上行帧数据调制伪码；对于应答机发送下行信号，根据图7传统靶场测控下行双频点PCM-FM遥测结合BPSK扩频测距信号频谱图所示，I路可发送低速率的遥测信号。Q路发送相干体制的测距伪码或者非相干测距下行帧数据调制伪码。上述同时支持遥测与多站测距的系统设计方法，存在以下缺陷1)若在下行发送遥测信号的同时支持测距功能，必须增加下行测距信号射频频点，需要保证遥测、测距信号之间存在合理的带宽间隔，因而浪费了有限的无线射频带宽资源；2)由于扩频测距信号具有非恒包络特性，飞行器应答机的信号发射部分只能采用A类或AB类功放，而无法采用C类功放，因而降低了系统的功率效率；3)地面测控站需要分别解调遥测信号与测距信号，因而处理结构相对复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种在下行链路中不需单独为测距信号分配频谱与功率，不需采用扩频测距信号体制，能够减少系统设计复杂度和互调干扰，利用单频点下行信号完成多个地面测控站同时遥测与测距的方法。其频谱示意图如图6所示。解决现有系统设计方法浪费带宽资源、系统功率效率降低与解调设备结构复杂等问题。本专利技术解决其技术问题通过以下措施实现一种，具有如下技术特征在飞行器应答机端，飞行器应答机利用下行遥测帧头对多个地面测控站发送的上行伪码扩频测距信号分别进行采样，得到各个伪码码片预设相位到达时刻与遥测帧头首比特位时刻的时间差测量值，应答机将此时间差测量值及相关参数放入下行帧，采用遥测抑载调制方式发送到地面测控站，并将上述时间差测量值与遥测数据进行两路复用，同时在下个遥测帧或者间隔几个固定数量的遥测帧内装载采样的时间差测量值数据；在多个地面测控站端，地面测控站完成遥测抑载调制信号的载波同步、符号同步与帧同步，并通过符号同步与帧同步的锁定状况得到遥测帧头首比特位的到达时刻，将此时刻减去遥测帧内应答机采样得到的对应时间差测量值，参考伪码码片预设相位在地面测控站端发送时刻，得到该地面测控站伪码码片预设相位从发送到接收的双程传输时间，即可在单个下行频点遥测传输的同时完成测距。本专利技术遥测帧头采样得到的各个伪码码片预设相位到达时刻与遥测帧头首比特位时刻的时间差测量值是装载在遥测帧内的。本专利技术测距的细距离是通过地面测控站端接收机的符号同步环路得到的。所述时间差测量值是分别利用下行遥测数据符号数量整数与分数部分表示的，其中，整数部分数据位数为M位，用于保证CCSDS标准下最长的遥测帧长度；分数部分数据位数为M位，用于保证遥测数据符号不低于51ApS的条件下，精度高于3. 6mm。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果(1)在下行单频点PCM-FM信号形式下，利用本专利技术技术可完成靶场飞行器遥测和测距两方面功能，不需单独为测距信号分配频谱与功率，减少了系统设计复杂度，也减少了互调干扰；(2)由于只存在PCM-FM信号，飞行器应答机发射通道可采用C类功率放大器，与现有技术下行双频点信号只能采用A类或者AB类功率放大器相比，系统功率效率可提高20%左右；(3)地面测控站接收机仅需解调PCM-FM信号，不需捕获解调扩频测距信号，接收机复杂度降低；(4)测距精度与接收机位同步环路相关，在较低的数据速率(理论分析可得数据速率在501cbpS以上)与解调门限足AVci (-IdB以上)条件下，可保证与传统测距模式相当的测距精度。在确定的足条件下，数据速率越高，测距精度越高。本专利技术在单个下行频点完成遥测测距功能，有效地解决传统双频点方法频率利用率低、功率利用率低与地面接收设备复杂等问题。本专利技术技术方法适用于具有单站测距遥测以及多站测距遥测功能需求的靶场测控，同时也适用于具有相似功能需求的其它飞行器测控系统设计。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术地面测控站与应答机信号处理流程。图2是本专利技术遥测测距一体化处理的信号时序逻辑。图3是本专利技术应答机信号处理结构框图。图4是本专利技术地面测控站信号处理结构框图。图5是本专利技术以四站为例的多站测距数据帧结构图。图6是本专利技术下行单频点PCM-FM遥测测距一体化信号频谱。图7是传统靶场测控下行双频点PCM-FM遥测结合BPSK扩频测距信号频谱图。具体实施方式参阅图1。地面测控站发送测距伪码，应答机接收测距伪码，应答机发送下行遥测帧数据，地面测控站接收解调遥测数据。地面测控站发送的上行信号采用扩频体制，I路短码扩频完成遥控功能，Q路长码扩频完成测距功能，飞行器应答机接收端完成短码捕获后引导长码完成捕获。在飞行器应答机端，飞行器应答机利用下行遥测帧头对多个地面测控站发送的上行伪码扩频测距信号分别进行采样，得到各个伪码码片预设相位到达时刻与遥测帧头首比特位时刻的时间差测量值，应答机将此时间差测量值及相关参数放入下行帧，采用遥测抑载调制方式发送到地面测控站，并将上述时间差测量值与遥测数据进行两路复用，同时在下个遥测帧或者间隔几个固定数量的遥测帧内装载采样的时间差测量值数据；在多个地面测控站端，地面测控站完成遥测抑载调制信号的载波同步、符号同步与帧同步，并通过符号同步与帧同步的锁定状况得到遥测帧头首比特位的到达时刻，将此时刻减去遥测帧内应答机采样得到的对应时间差测量值，参考伪码码片预设相位在地面测控站端发送时刻，得到该地面测控站伪码码片预设相位从发送到接收的双程传输时间，即可在单个下行频点遥测传输的同时完成测距。处于支持测距功能的角度考虑，下行遥测的数据时钟与恢复出的上行测距长码码片速率具有相干性，上行的多普勒频率会改变下行遥测数据的符号速率，且下行数据符号速率中携带了上行长码测距的环路信噪比所导致的时间抖动。地面测控站接收到的下行遥测数据符号多普勒速率不再是传统的单程多普勒速率，而是双程多普勒速率。参阅图2。图中给出了上、下行信号测距码片与数据符号的时序关系。其中，Φ 表示测距长码的预先确定相位；G表示该预先确定相位的发送时间；G表示应答机接收端测距长码预先确定相位Φ的到达时间；％表示上行信号传输时间；rs表示遥测帧头首比特位时刻发送时刻相对~的延时；。表示下行信号传输时间；&表示地面测控站端tT时刻发送的相位值为Φ的长码返回地面测控站端的到达时间，是测距系统待求解值；。表示地面测控站端遥测帧头首比特位时刻的到达时间。双程传输时延可以表示为％+。或者 R JO参阅图3。在遥测测距一体化应答机接收信号处理部分，天线接收的上行信号通过双工器、低噪声放大器模块与下变频模块转变为中频信号之本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种一体化融合完成靶场飞行器遥测与测距的方法，具有如下技术特征：在飞行器应答机端，飞行器应答机利用下行遥测帧头对多个地面测控站发送的上行伪码扩频测距信号分别进行采样，得到各个伪码码片预设相位到达时刻与遥测帧头首比特位时刻的时间差测量值，应答机将此时间差测量值及相关参数放入下行帧，采用遥测抑载调制方式发送到地面测控站，并将上述时间差测量值与遥测数据进行两路复用，同时在下个遥测帧或者间隔几个固定数量的遥测帧内装载采样的时间差测量值数据，上行的多普勒频率按转发比和遥测数据符号速率与载波频率比来改变下行遥测数据的符号速率；在多个地面测控站端，地面测控站完成遥测抑载调制信号的载波同步、符号同步与帧同步，并通过符号同步与帧同步的锁定状况得到遥测帧头首比特位的到达时刻，将此时刻减去遥测帧内应答机采样得到的对应时间差测量值，参考伪码码片预设相位在地面测控站端发送时刻，得到该地面测控站伪码码片预设相位从发送到接收的双程传输时间，即可在单个下行频点遥测传输的同时完成测距。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄展，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：90