CN101799540A - 非相参扩频信号距离值的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种非相参扩频信号距离值处理方法，旨在提供一种能够使卫星与地面站距离值的提取更加简化、合理，时序更容易控制，易于理解掌握，的非相参扩频信号距离值处理方法。本发明通过下述技术方案予以实现：地面基带设备将从空中目标下传的测量帧中获取的帧计数、位计数、扩频伪码计数、码相位信息与地面采样获取的扩频伪码计数、码相位测量信息进行比较计算，得到信号在地面与空中目标间传输的双程时间ΔT，并由基带计算机计算出空中目标与地面站的距离。

Description

非相参扩频信号距离值的处理方法

技术领域

本发明涉及一种航天测控领域中，测量航天器与地面站的距离方法，特别是非相参扩频信号距离值处理方法及实现方法。

背景技术

卫星扩频测控体制可采用相干与非相干两种模式实现测速和测距。相干模式通过使用相参应答机进行相干转发，能够获得较高的测量精度；非相干模式则通过卫星从上行信号提取所需信息之后，独立形成下行信号，地面接收后实现解算来完成测量工作。目前，在航天测控领域中，非相参扩频信号的距离提取方法存在一定的缺陷：

首先，现有方法都是将从下行测量帧中获取的帧计数、位计数、扩频伪码计数、码相位信息与地面采样获取的帧计数、位计数、扩频伪码计数、码相位等测量信息进行比较计算得到的。因此，需要地面采样获取的信息很多，设计相当繁琐，对时序要求较高，而且难以保证电路性能的稳定性和可靠性，故障隔离率低。

其次，要采用多个频率不同的时钟分别在一个码片内、一个短码周期内和一个位钟内计数计算出信号的传输时延，从而得到卫星与地面的距离值。由于要产生多个时钟来计数，因此同样会导致设计繁琐，对时序要求较高，难以保证电路性能的稳定性和可靠性；而且，由于受器件水平的限制，产生的时钟频率不可能很高，会影响测距精度的提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能够使距离值的提取更加简化、合理，时序更容易控制，易于理解掌握，并提高数据稳定性、可靠性，简单可靠的非相参扩频信号距离值处理方法

本发明上述目的可以通过以下措施来达到：一种非相参扩频信号距离值的处理方法，具有如下技术特征，地面基带设备将从空中目标下传的测量帧中获取的帧计数、位计数、扩频伪码计数、码相位信息与地面采样获取的扩频伪码计数、码相位测量信息进行比较计算，得到信号在地面与空中目标间传输的双程时间ΔT，并由基带计算机计算出空中目标与地面站的距离。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明利用非相参扩频信号的特点，结合相参扩频测距技术，利用非相参距离提取，将从空中目标下传的测量帧中获取的帧计数、位计数、扩频伪码计数、码相位信息与地面采样获取的扩频伪码计数、码相位等测量信息进行比较计算，得到信号在地面与空中目标间传输的双程时间ΔT，计算出空中目标与地面站的距离。改进和优化了距离值的提取方法，使得距离值的提取更加简化、合理，时序更容易控制，初学者也更加容易理解掌握，电路性能的稳定性和可靠性得到进一步提高。

本发明该方法适用于非相参体制下各种目标与地面站间的距离测量。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。在以下实施例中，

卫星接收到上行链路信号后进行解扩、解调、帧同步，再利用星上应答机自己产生的下行测距信息帧同步对上行信号采样，提取帧计数、位计数、扩频伪码计数、码相位等伪距信息，将这些采样信息实时放入下行测量帧送至由相互电连接的调制器、接收机及基带计算机组成的地面基带设备。

空中目标与地面站的距离计算，包括如下步骤：

(1)地面基带设备接收到卫星下传的下行测距链路信号后，进行解扩、解调、帧同步提取，得到下行测距帧同步信号和星上应答机填写在下行测距帧中的伪距信息，接收机将下行测距帧同步信号作为清零时钟并采用计数器B对码钟计数；

(2)调制器将发出的测距帧同步信号和发码钟送到接收机，接收机把测距帧同步信号作为清零时钟，由计数器A对发码钟计数；

(3)上述两个计数结果在基带计算机比较后得到一个总的信号时延，再扣除星上应答机填写在下行测距帧中的伪距信息，得到信号传输的双程时间ΔT，由基带计算机计算出卫星与地面站的距离。

基带计算机按公式

计算出卫星与地面站的距离，其中R为距离值，ΔT为信号传输的双程时延，θ为码钟相位，C为光速。具体实施方式如下：

a)由基带设备的接收机采用调制器发出的测距帧同步对接收机内部的计数器A清零，计数器A对发码钟计数；

b)由基带设备的接收机采用下行测距帧同步信号对接收机内部的计数器B清零，计数器B对发码钟计数；

c)接收机用每一个收码钟上升沿读取计数器A的值N_A1，计数器B的值N_B1，相减得N₁＝N_A1-N_B1；

d)接收机用每一个收码钟上升沿读取发码钟相位Φ_A，收码钟相位Φ_B，相减得到发、收码钟相位的差值ΔΦ＝Φ_A-Φ_B；

e)接收机用每一个收码钟下降沿读取计数器A的值N_A2，计数器B的值N_B2，相减得粗距离N₂＝N_A2-N_B2；

f)接收机用每一个收码钟下降沿将上述三个数N₁、ΔΦ、N₂同时锁存在接收机内部的锁存器里。当采样时刻到达时，接收机通过总线将N₁、ΔΦ、N₂上报基带计算机。

g)计算码钟相位细距离：Φ＝ΔΦ

由基带计算机判断：

当Φ属于(0，90°)时，粗距离N＝N₂

当Φ属于(90°，270°)时，粗距离N＝N₁

当Φ属于(270°，360°)时，粗距离N＝N₂-1

h)由基带计算机计算出卫星与地面站的距离：

距离值

其中：R_PN为码钟频率，c为光速。

Claims (5)

1.一种非相参扩频信号距离值的处理方法，具有如下技术特征，地面基带设备将从空中目标下传的测量帧中获取的帧计数、位计数、扩频伪码计数、码相位信息与地面采样获取的扩频伪码计数、码相位测量信息进行比较计算，得到信号在地面与空中目标间传输的双程时间ΔT，并由基带计算机计算出空中目标与地面站的距离。

2.按权利要求1所述的非相参扩频信号距离值的处理方法，其特征在于，所述的空中目标与地面站的距离计算，包括如下步骤：

(1)地面基带设备接收到卫星下传的下行测距链路信号后进行解扩、解调、帧同步提取，得到下行测距帧同步信号和星上应答机填写在下行测距帧中的伪距信息，接收机将下行测距帧同步信号作为清零时钟并采用计数器B对码钟计数；

(2)调制器将发出的测距帧同步信号和发码钟送到接收机，接收机把测距帧同步信号作为清零时钟，由计数器A对发码钟计数；

(3)上述两个计数结果在基带计算机比较后得到一个总的信号时延，再扣除星上应答机填写在下行测距帧中的伪距信息，得到信号传输的双程时间ΔT，由基带计算机计算出卫星与地面站的距离。

3.按权利要求1或2所述的非相参扩频信号距离值的处理方法，其特征在于，星上应答机接收到上行链路信号后进行解扩、解调、帧同步，再利用应答机自身形成的下行测距信息帧同步对上行信号采样，提取帧计数、位计数、扩频伪码计数、码相位测量信息，将这些伪距信息实时放入下行测距帧送至地面基带设备。

4.按权利要求1或2所述的非相参扩频信号距离值的处理方法，其特征在于，基带计算机计算出卫星与地面站的距离值

，其中：N为粗距离，R_PN为码钟频率，θ为码钟相位，c为光速。

5.权利要求1或2所述的非相参扩频信号距离值的处理方法，其特征在于，所述的地面基带设备是由相互电连接的调制器、接收机及基带计算机组成的。