CN107395268A - 一种基于混沌系统的测控通信方法以及系统 - Google Patents

一种基于混沌系统的测控通信方法以及系统 Download PDF

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CN107395268A CN201710779158.7A CN201710779158A CN107395268A CN 107395268 A CN107395268 A CN 107395268A CN 201710779158 A CN201710779158 A CN 201710779158A CN 107395268 A CN107395268 A CN 107395268A
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Abstract

本发明一种基于混沌系统的测控通信方法，包括：发送并接收上一个射频信号，提取上一个同步信号并基于上一个同步信号生成下一个同步控制信号，提取并基于可逆的编码函数解析上一个混沌信号生成上一个原始信号并对上一个原始信号进行解析；发出下一个射频信号，下一个射频信号包括通过下一个同步控制信号控制发出的下一个混沌信号以及接收下一个同步控制信号后发出的下一个同步信号；其中，混沌信号通过基于数字器件实现的混沌系统生成，同步信号和同步控制信号用于实现混沌信号发送和接收的同步。本发明相对于混沌掩藏和混沌开关优点在于利用整个混沌信号谱范围来隐藏数据信息，增加了对混沌系统参数变化的敏感性，增强了保密性。

Description

一种基于混沌系统的测控通信方法以及系统
技术领域
本发明属于卫星通信领域，特别是一种基于混沌系统的测控通信方法以及装置。
背景技术
测控系统主要包括跟踪测量、遥测和遥控系统三个基本部分。电子测控系统的优点是可以对航天器全天候跟踪，而且有较好的灵活性和足够的精度。从系统工程的角度来看，对航天器跟踪测量所得的数据，经过计算，可给出弹道、轨道或位置的信息；而遥测所提供的数据，经过处理、分析可给出航天器的状态信息；它们都是系统中反馈回路的重要信息源。遥控则是控制系统中的执行机构。
电子测量和控制系统的地面部分，必须与装在航天器上的电子设备相配合才能完成测控任务。对于测量，航天器上必须有相应的信标机或应答机，它们发回地面跟踪和测速用的射频信号，应答机还发回测距信息。对于遥测，航天器上必须有检测各种参数的传感器和发送这些参数的射频发射机。对于遥控，航天器上必须有指令接收机。因此，航天器上的和地面的两部分电子设备在设计时应该结合起来考虑。
由于混沌系统具有复杂的非线性和类噪声特性，并对初始条件极为敏感，近年来，将混沌理论应用于保密通信已经成为非线性动力学和信息科学界的一个研究热点。在人们提出的众多混沌保密通信方式中，混沌直接序列扩频(简称混沌直扩)是主要的混沌保密通信方式之一。其原理是信息码与混沌信号相乘实现扩频和加密。它具有低截获率和物理层上的优良保密性。
混沌系统是一个特殊的非线性系统产生的类随机过程，当其表现出对初始条件的敏感依赖性时，它就是混沌的，这种特性导致了系统演化的“不可预测性”。混沌是由于对初始条件的敏感性，而在确定性动态系统中出现的不可预测的长期行为。
随着混沌保密通信称为研究热点,破译混沌保密通信的研究也受到广泛关注。研究混沌保密通信的破译方法，是根据这些破译方法设计更安全的混沌保密通信系统的迫切需求；随着混沌保密通信的逐步实际应用，破译混沌保密通信的研究对于通信监管和电子对抗也具有重要的实际意义。
基于混沌直扩信号中只有一个混沌吸引子，混沌直扩中混沌实值序列和数字信号相乘等特点,充分利用混沌直扩的基本原理和信息码是慢变信号的特性，已有相应的技术手段可以破解混沌直扩信道，导致保密性下降。如何增强现有测控系统保密性，改善混沌直扩易破解，现有技术并未提供很好的解决方案。
发明内容
针对现有技术存在的技术缺陷，根据本发明的一个方面，提供一种基于混沌系统的测控通信方法，其基于混沌系统实现卫星和地面基站的测控通信，其特征在于，包括如下步骤：
a.发送上一个射频信号，上一个射频信号包括通过上一个同步控制信号控制发出的上一个混沌信号以及接收上一个同步控制信号后发出的上一个同步信号；
b.接收上一个射频信号，提取上一个同步信号并基于上一个同步信号生成下一个同步控制信号，提取并基于可逆的编码函数解析上一个混沌信号生成上一个原始信号并对上一个原始信号进行解析；
c.发出下一个射频信号，下一个射频信号包括通过下一个同步控制信号控制发出的下一个混沌信号以及接收下一个同步控制信号后发出的下一个同步信号；
其中，混沌信号通过基于数字器件实现的混沌系统生成，同步信号和同步控制信号用于实现混沌信号发送和接收的同步。
优选地，所述混沌信号通过如下步骤生成：
a1.接收所述同步控制信号生成激励信号并输出给所述混沌系统，所述激励信号为地面站的遥控信号或者卫星的遥测信号；
a2.所述混沌系统对所述激励信号进行处理生成所述混沌信号。
优选地，所述激励信号经过上变频处理后再输出给所述混沌系统。
优选地，所述同步信号经过上变频处理后再发出。
优选地，所述射频信号经过上变频处理后再发出。
优选地，所述射频信号进过下变频处理后再接收。
优选地，提取所述同步信号后对所述同步信号进行下变频处理。
优选地，所述原始信号经过下变频处理再解析。
优选地，通过如下步骤实现所述混沌信号的发出与接收同步：
i.接收在上一个时间基准发出的上一个同步信号，对上一个同步信号解调并发出下一个同步控制信号，所述下一个同步控制信号用于控制相对于下一个时间基准提前δ(t)+Δk(t)时间发出下一个混沌信号，其中，所述时间基准为基于本地世界统一时间确定的所述同步信号的帧头的发射时间，所述本地是指所述同步信号的发出地，δ(t)为解调出上一个同步信号的帧头的时间点相对于上一个时间基准的时间延时，Δk(t)为时延补偿值，所述时延补偿值基于多普勒频偏引起的帧头测量误差以及接收和发射的时间间隔内的传输路径时延变化所确定；
ii.接收下一个同步控制信号后生成在下一个时间基准发出的下一个同步信号；
iii.在下一个时间基准接收下一个混沌信号和下一个同步信号。
根据本发明的另一方面，还提供一种基于混沌系统的测控通信系统，其基于混沌系统实现卫星和地面基站的测控通信，其特征在于，由发射机和接收组成，
发射机包括数据源、混沌系统、同步信号发生器，所述发射机用于发出射频信号，其中，所述数据源用于发出激励信号，所述混沌系统用于基于所述激励信号生成所述混沌信号，所述同步信号发生器用于发出同步信号；
接收机包括混沌系统接收处理模块、基带信号处理模块和同步信号基带处理模块，所述接收机用于接收所述射频信号，其中，所述同步信号基带处理模块用于提取所述同步信号并生成同步控制信号，所述混沌系统接收处理模块用于提取并基于可逆的编码函数解析所述混沌信号生成原始信号，所述基带信号处理模块用于对所述原始信号进行解析。
优选地，还包括至少一个中频载波发生器，其用于执行上变频处理或者下变频处理。
优选地，还包括至少一个射频载波发生器，其用于执行上变频处理或者下变频处理。
优选地，所述同步信号基带处理模块还用于接收在上一个时间基准发出的上一个同步信号，对上一个同步信号解调并发出下一个同步控制信号，所述下一个同步控制信号用于控制相对于下一个时间基准提前δ(t)+Δk(t)时间发出下一个混沌信号，其中，所述时间基准为基于本地世界统一时间确定的所述同步信号的帧头的发射时间，所述本地是指所述同步信号的发出地，δ(t)为解调出上一个同步信号的帧头的时间点相对于上一个时间基准的时间延时，Δk(t)为时延补偿值，所述时延补偿值基于多普勒频偏引起的帧头测量误差以及接收和发射的时间间隔内的传输路径时延变化所确定；
所述同步信号发生器还用于接收下一个同步控制信号后生成在下一个时间基准发出的下一个同步信号。
本发明中，通过向混沌系统输入激励信号(数据信息)，以此改变原混沌系统的动态特性，数据信息被调制发射，接收端采用可逆的编码函数进行解码接收；混沌系统采用ARM或DSP等数字器件实现，取代模拟电路，比如蔡氏电路；针对卫星通信系统，提供精确的同步方法。相对于混沌掩藏和混沌开关优点在于利用整个混沌信号谱范围来隐藏数据信息，增加了对混沌系统参数变化的敏感性，增强了保密性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了本发明的一个具体实施方式的，一种基于混沌系统的测控通信方法的流程图；
图2示出了本发明的具体实施方式的，基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路原理结构图；
图3示出了本发明的具体实施方式的，基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路的数字实现模型；
图4示出了本发明的具体实施方式的，基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路的外加脉冲激励源时混沌特性图；
图5示出了本发明的具体实施方式的，基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路的外加正弦激励源时混沌特性图；
图6示出了本发明的具体实施方式的，基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路的外加方波激励源时混沌特性图；
图7示出了本发明的具体实施方式的，基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路的外加白噪声激励源时混沌特性图；
图8示出了本发明的具体实施方式的，基于忆容器(MemC)的蔡氏电路原理结构图；
图9示出了本发明的具体实施方式的，基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路的数字实现框图；
图10示出了本发明的具体实施方式的，基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路的外部激励信号为正弦信号时混沌特性图；
图11示出了本发明的具体实施方式的，所述混沌信号的发出与接收同步的流程图；
图12示出了本发明的具体实施方式的，所述混沌信号的发出与接收同步原理图；
图13示出了本发明的一个实施例的，一种基于混沌系统的下行链路的测控通信方法；
图14示出了本发明的一个实施例的，信息流的流向示意图；
图15示出了本发明的又一个具体实施方式的，一种基于混沌系统的测控通信系统；以及
图16示出了本发明的一个实施例的，一种典型的测控通信系统的示意图。
具体实施方式
本领域技术人员理解，本发明通过发射机和接收机组成一套基于混沌系统的测控通信设备，供卫星和地面站使用，即，卫星和地面站均包括发射机和接收机，当卫星的发射机发射信号则地面站的接收机进行接收，当地面站的发射机发射信号则卫星的接收机进行接收。
图1示出了本发明的一个具体实施方式的，一种基于混沌系统的测控通信方法的流程图，包括如下步骤：
首先执行步骤S101，发送上一个射频信号，上一个射频信号包括通过上一个同步控制信号控制发出的上一个混沌信号以及接收上一个同步控制信号后发出的上一个同步信号。具体地，所述同步控制信号用于控制生成所述混沌信号的时间点，同时，接收所述同步控制信号还生成一个同步信号，所述同步信号与混沌信号共同组成射频信号。更为具体地，本发明用于卫星和地面站的通信，射频信号在卫星和地面站之间传输，卫星和地面站发出的射频信号是不同的，如果是上行链路，则本步骤中的上一个射频信号为卫星发送到地面站的，如果是下行链路，则本步骤中的上一个射频信号为地面站发送到卫星的。
进一步地，所述混沌信号通过如下步骤生成：
执行步骤S1011，接收所述同步控制信号生成激励信号并输出给所述混沌系统，所述激励信号为地面站的遥控信号或者卫星的遥测信号。具体地，如果所述激励信号是卫星所生成，卫星的接收机生成所述同步控制信号，所述卫星的发射机基于所述同步控制信号开始获取各个单机的遥测数据，所述遥测数据经过处理后生成遥测信号，所述激励信号即为卫星的遥测信号；如果所述激励信号是地面站所生成，地面站的接收机生成所述同步控制信号，所述地面站的发射机基于所述同步控制信号输出遥控数据，所述遥控数据经过处理后生成遥控信号，所述激励信号即为地面站的遥控信号。优选地，所述激励信号可以进过上变频处理。
执行步骤S1012，所述混沌系统对所述激励信号进行处理生成所述混沌信号。具体地，所述混沌信号通过基于数字器件实现的混沌系统生成，例如所述混沌系统可以是一个由标准部件(包括电阻，电容，电感)制作的自激电路，具体可以是使用忆阻器、忆容器和忆感器组成的电路，以下列举出两个典型的实施例进行说明，但以下实施例并不构成对发明的限制，本领域技术人员可以基于以下内容变化出更多的实现方式。
实施例一：图2示出了基于忆阻器(MemR)的蔡氏电路原理结构图，通过简单分析可以得到图2电路的状态方程如下：
式1.1中其中为电压v1的积分。
假设x＝v1，y＝v2，z＝iLR，dt＝C2Rdτ，p＝1-RG，g(x)＝Rf(x)。则上述方程组改写为：
根据式1.1～1.6，可得到其相应的数字实现模型如图3所示。
基于图2电路在忆阻器两端并联一个激励信号，外加激励信号定义为i(t)，此时流经图2中电容C1两端的电流公式为：
对于上述的混沌系统，输入中频信号或者基带信号，输出信号将体现不同的混沌特性。通过改变激励信号为一个脉冲信号、一个正弦电流信号、一个方波信号或一个带宽有限的白噪声信号，不同的混沌特性表现如图4至图7所示。具体地，图4为外加脉冲激励源时混沌特性图；图5为外加正弦激励源时混沌特性图；图6外加方波激励源时混沌特性图；图7外加白噪声激励源时混沌特性图。其中，v1为电容C1的电压，v2为电容C2两端的电压，φ为忆阻器的磁通量。通过不同的外部激励输入，混沌系统展现了不同的混沌特性。
实施例二：图8示出了基于忆容器(MemC)的蔡氏电路原理结构图。通过简单分析可以得到图8电路的状态方程如下：
结合荷控忆容器的模型，根据推导可得式1.12：
v2(t)＝(a+3bρ2)qC(t) (1.12)
假设x＝qC，y＝v1，z＝RiL，dt＝C1R dτ，A＝C1，p＝RG-1，ω＝a+3bρ2。则式1.8～1.11可改写为以下形式:
根据图8所示的电路图，忆容器蔡氏混沌电路数字实现框图如图9所示。
基于图8电路在忆容器两端并联一个激励信号，外加激励信号定义为i(t)，此时流经图8中电容MemC两端的电流公式为：
对于上述的混沌系统，输入中频信号或者基带信号，输出信号也将体现不同的混沌特性。当外部激励信号为正弦信号时，混沌特性表现如图10。
图11示出了所述混沌信号的发出与接收同步的一个典型的实施方案，图12示出了实现所述混沌信号的发出与接收同步原理图。
首先执行步骤S100，接收在上一个时间基准发出的上一个同步信号，对上一个同步信号解调并发出同步控制信号，所述同步控制信号用于控制相对于下一个时间基准提前δ(t)+Δk(t)时间发出所述混沌信号，其中，所述时间基准为基于本地世界统一时间确定的所述同步信号的帧头的发射时间，所述本地是指所述同步信号的发出地，δ(t)为解调出上一个同步信号的帧头的时间点相对于上一个时间基准的时间延时，Δk(t)为时延补偿值，所述时延补偿值基于多普勒频偏引起的帧头测量误差以及接收和发射的时间间隔内的传输路径时延变化所确定。同样以下行链路为例，结合图12所示，地面站的发射机在上一个时间基准发出上一个同步信号，卫星的接收机接收到上一个同步信号并向卫星的发射机发出同步控制信号，卫星的发射机接收到所述同步控制信号后，相对于下一个时间基准Tsys(t)提前δ(t)+Δk(t)时间发出所述混沌信号。具体地，同步信号帧格式包括同步头、帧头、发射时间以及帧内容。同步信号中同步头为全‘0’或全‘1’序列，用于辅助卫星和地面站对同步信号进行捕获、跟踪，其长度根据捕获、跟踪时间长度确定；帧头用于卫星确定帧类型，辅助进行测量星地传输时延；发射UTC时间，记录信号发射时间，以帧头发射时间为基准，一般为发射机本地世界统一时间(“UTC时间”)的整秒或者整分钟时间点；帧内容，包括部分辅助信息，用于时间同步。
进一步地，结合图12所示，卫星在时刻接收到上一个同步信号的帧头起始位置，解调出帧头需要时间δframe(t)，测量得到解调出帧头的时间点相对于上一个时间基准的时间延时δ(t)；实际帧头到达时间为δk(t)＝δ(t)-δframe(t)；发射UTC时间解析完成后，与卫星本地UTC时间基准比较，以两者的时间差获取帧头到达时间δk'(t)。
接着执行步骤S200，接收所述同步控制信号后生成在下一个时间基准发出的下一个同步信号。同样以下行链路为例，结合图12所示，卫星的接收机接收所述同步控制信号后生成在下一个时间基准Tsys(t)发出下一个同步信号，并在下一个时间基准Tsys(t)发出下一个同步信号。
接着执行步骤S300，在下一个时间基准接收所述混沌信号和所述下一个同步信号。同样以下行链路为例，结合图12所示，地面站的接收机接收卫星的发射机在下一个时间基准Tsys(t)发出的下一个同步信号，本领域技术人员理解，由于Tsys(t)和均是基于世界统一时间确定的，实际上，卫星发出下一个同步信号的时间基准Tsys(t)和地面站接收下一个同步信号的时间基准是一致的。
更进一步地，本领域技术人员理解，在实际的应用中，步骤S100至步骤S300是循环进行的，以下行链路连续执行的两个流程(步骤S100至步骤S300的流程)为例，上一个流程的步骤S300中，地面站接收到的卫星在下一个时间基准发出的下一个同步信号后，会再次向卫星发出一个同步信号，该同步信号即作为下一个流程的步骤S100所接收的上一个同步信号，如此往复。
进一步地，在执行步骤S101的基础上，执行步骤S102，接收上一个射频信号，提取上一个同步信号并基于上一个同步信号生成下一个同步控制信号，提取并基于可逆的编码函数解析上一个混沌信号生成上一个原始信号并对上一个原始信号进行解析。具体地，结合步骤S101的描述，本发明用于卫星和地面站的通信，射频信号在卫星和地面站之间传输，如果是上行链路，则步骤S101中的上一个射频信号为卫星发送到地面站的，而本步骤则是地面站接收该上一个射频信号；如果是下行链路，则步骤S101中的上一个射频信号为地面站发送到卫星的，而本步骤则是卫星接收该上一个射频信号。更为具体地，以下行链路为例，卫星收到地面站发送的上一个射频信号，该上一个射频信号中的上一个混沌信号被卫星所提取并基于可逆的编码函数解析，而其中的上一个同步信号则被提取并用于卫星再次向地面站发送射频信号，即，该卫星接收到该上一个同步信号后，通过对该上一个同步信号处理生成下一个同步控制信号，该下一个同步控制信号用于控制卫星发出的下一个射频信号。本领域技术人员理解，同步信号和同步控制信号用于实现混沌信号发送和接收的同步，其具体的原理结合图11中示出的步骤S100至步骤S300的流程理解。
进一步地，在执行步骤S102的基础上，执行步骤S103，发出下一个射频信号，下一个射频信号包括通过下一个同步控制信号控制发出的下一个混沌信号以及接收下一个同步控制信号后发出的下一个同步信号。具体地，在实际的应用中，步骤S101至步骤S103是循环进行的，而步骤S103发出的下一个射频信号即作为即可以作为下一次开始执行步骤S101的基础。更为具体地，步骤S101至步骤S103循环进行实现了上行链路和下行链路循环进行，如果步骤S101对应上行链路，则步骤S101中的上一个射频信号是卫星所发出，步骤S102则是地面站接收该上一个射频信号，步骤S103中也是地面站发出下一个射频信号，之后再次开始执行步骤S101则转换为下行链路，即，再次执行步骤S101中的上一个射频信号(即对应于上一个流程的中步骤S103发出的下一个射频信号)是地面站所发出，步骤S102则是卫星接收该上一个射频信号，步骤S103中也是卫星发出下一个射频信号，之后又一次开始执行步骤S101时则又一次转换为上行链路，如此往复。
本领域技术人员理解，作为本发明的具体实施方式的多种变化，如果是发出射频信号，则该射频信号可以经过上变频处理再发出，如果是接收射频信号，则该射频信号可以经过下变频处理再接收。如果是提取同步信号，则该同步信号提取可以经过下变频处理，如果是发出同步信号，则该同步信号可以经过上变频处理再发出。如果是提取混沌信号，则该混沌信号提取可以经过下变频处理。具体地，上述所描述之多种变化，即上变频或者下变频处理，可以只执行其中一个步骤，也可以执行多个步骤，其可以有多种不同的组合方式，在此不予赘述。
为了更为清楚的说明本发明的技术方案，图13示出了本发明的一个具体实施例，一种基于混沌系统的下行链路的测控通信方法，该具体实施例以下行链路为例，同时，本领域技术人员可以结合图14中信息流的流向更好的理解图13中的实施例，具体的，该具体实施例包括如下步骤：
执行步骤S201，地面站发送上行同步信号(该上行同步信号可以理解为步骤S101中包含在射频信号中的上一个同步信号)，该上行同步信号实际上来自于之前的上行链路流程，即，之前的上行链路流程执行完成后，卫星会再次向地面发送一个射频信号，该射频信号中包括一个同步信号，而步骤S201中的上行同步信号即为提取了该同步信号再次发出的。
执行步骤S202，卫星接收机接收处理上行同步信号，向卫星发射机传输同步控制信号；
执行步骤S203，卫星发射机判决接收机发送的同步控制信号，有效时则执行步骤S204，启动遥测数据的基带处理；
执行步骤S205，选择是否对经过基带处理后的遥测数据进行中频上变频处理生成中频数据，同时执行步骤S206卫星发射机发出同步信号并对同步信号进行中频上变频处理；
执行步骤S207，将基带数据或者中频数据作为外部激励输入混沌系统，混沌系统产生具有混沌特性的输出信号；
执行步骤S208，混沌信号和经过中频上变频的同步信号经射频上变频生成射频信号，通过通信链路传输至地面站接收机；
执行步骤S209，地面站接收机对接收射频信号进行射频下变频，分别进行同步信号处理和混沌信号处理；
执行步骤S2010，对射频下变频信号的同步信号进行中频下变频，送入同步信号处理模块，处理解析得到同步控制信号，供地面站发射机使用；
执行步骤S2011，射频下变频信号中的混沌信号送入混沌系统，接收机的混沌系统采用可逆的编码函数对射频下变频信号中的混沌信号进行解码接收；
执行步骤S2012，选择是否对解码接收后的混沌信号进行中频下变频处理；
执行步骤S2013，将混沌信号或者经过中频下变频处理的混沌信号进行处理，解析出卫星遥测数据。
作为本发明的另一个具体实施方式，图15示出了一种基于混沌系统的测控通信系统，由发射机和接收组成，其中，
发射机包括数据源、混沌系统、同步信号发生器，所述发射机用于发出射频信号，其中，所述数据源用于发出激励信号，所述混沌系统用于基于所述激励信号生成所述混沌信号，所述同步信号发生器用于发出同步信号；
接收机包括混沌系统接收处理模块、基带信号处理模块和同步信号基带处理模块，所述接收机用于接收所述射频信号，其中，所述同步信号基带处理模块用于提取所述同步信号并生成同步控制信号，所述混沌系统接收处理模块用于提取并基于可逆的编码函数解析所述混沌信号生成原始信号，所述基带信号处理模块用于对所述原始信号进行解析。
在一个优选地实施例中，所述同步信号基带处理模块还用于接收在上一个时间基准发出的上一个同步信号，对上一个同步信号解调并发出下一个同步控制信号，所述下一个同步控制信号用于控制相对于下一个时间基准提前δ(t)+Δk(t)时间发出下一个混沌信号，其中，所述时间基准为基于本地世界统一时间确定的所述同步信号的帧头的发射时间，所述本地是指所述同步信号的发出地，δ(t)为解调出上一个同步信号的帧头的时间点相对于上一个时间基准的时间延时，Δk(t)为时延补偿值，所述时延补偿值基于多普勒频偏引起的帧头测量误差以及接收和发射的时间间隔内的传输路径时延变化所确定。所述同步信号发生器还用于接收下一个同步控制信号后生成在下一个时间基准发出的下一个同步信号。
图16示出了一种典型的测控通信系统的示意图，相应地，若图16中的发射机属于卫星，则接收机属于地面站；若图16中的发射机属于地面站，则接收机属于卫星。更为具体地，图16中的各个功能模块具体描述如下：
数据源：发射机供地面设备使用时，数据源接收控制中心指令，产生遥控信号；发射机供卫星使用时，数据源接收卫星各单机的遥测数据，产生遥测信号；
中频载波发生器：产生中频载波，发射机中用于一次上变频，接收机中用于二次下变频；
混沌系统：混沌系统的构成可优选地选用基于记忆元件的蔡氏电路的数字实现；输入中频信号或者基带信号，输出信号将体现不同的混沌特性，以此实现信号的混沌通信调制及加密；本发明将其作为优选的实施例加以说明，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替代、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
混沌系统接收处理模块：利用同步控制信号和可逆的编码函数，对接收的混沌信号进行逆运算，解析出原始信号；
射频载波发生器：产生射频载波，发射机中用于二次上变频，接收机中用于一次下变频；
同步信号发生器：产生混沌系统的同步信号，同时用于测距；本发明将定义同步信号帧格式，及同步原理；
同步信号基带处理模块：处理接收到的信号流，提取同步信号，并向发射机发送同步控制信号，用以控制发射时间，完成混沌系统的收发同步；
基带信号处理模块：接收机供地面设备使用时，基带信号处理模块处理遥测数据；接收机供卫星使用时，基带信号处理模块处理遥控指令。
本领域技术人员理解，本发明中，卫星和地面站使用的相同的收发信机架构，主要区别在于发射机的数据源提供遥控信号(对应地面站)或者遥测信号(对应卫星)；基带信号处理模块解析遥控指令和遥测数据。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (13)

1.一种基于混沌系统的测控通信方法，其基于混沌系统实现卫星和地面基站的测控通信，其特征在于，包括如下步骤：
a.发送上一个射频信号，上一个射频信号包括通过上一个同步控制信号控制发出的上一个混沌信号以及接收上一个同步控制信号后发出的上一个同步信号；
b.接收上一个射频信号，提取上一个同步信号并基于上一个同步信号生成下一个同步控制信号，提取并基于可逆的编码函数解析上一个混沌信号生成上一个原始信号并对上一个原始信号进行解析；
c.发出下一个射频信号，下一个射频信号包括通过下一个同步控制信号控制发出的下一个混沌信号以及接收下一个同步控制信号后发出的下一个同步信号；
其中，混沌信号通过基于数字器件实现的混沌系统生成，同步信号和同步控制信号用于实现混沌信号发送和接收的同步。
2.根据权利要求1所述的测控通信方法，其特征在于，所述混沌信号通过如下步骤生成：
a1.接收所述同步控制信号生成激励信号并输出给所述混沌系统，所述激励信号为地面站的遥控信号或者卫星的遥测信号；
a2.所述混沌系统对所述激励信号进行处理生成所述混沌信号。
3.根据权利要求2所述的测控通信方法，其特征在于，所述激励信号经过上变频处理后再输出给所述混沌系统。
4.根据权利要求1所述的测控通信方法，其特征在于，所述同步信号经过上变频处理后再发出。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的测控通信方法，其特征在于，所述射频信号经过上变频处理后再发出。
6.根据权利要求1所述的测控通信方法，其特征在于，所述射频信号进过下变频处理后再接收。
7.根据权利要求6所述的测控通信方法，其特征在于，提取所述同步信号后对所述同步信号进行下变频处理。
8.根据权利要求6或7所述的测控通信方法，其特征在于，所述原始信号经过下变频处理再解析。
9.根据权利要求1所述的测控通信方法，其特征在于，通过如下步骤实现所述混沌信号的发出与接收同步：
i.接收在上一个时间基准发出的上一个同步信号，对上一个同步信号解调并发出下一个同步控制信号，所述下一个同步控制信号用于控制相对于下一个时间基准提前δ(t)+Δk(t)时间发出下一个混沌信号，其中，所述时间基准为基于本地世界统一时间确定的所述同步信号的帧头的发射时间，所述本地是指所述同步信号的发出地，δ(t)为解调出上一个同步信号的帧头的时间点相对于上一个时间基准的时间延时，Δk(t)为时延补偿值，所述时延补偿值基于多普勒频偏引起的帧头测量误差以及接收和发射的时间间隔内的传输路径时延变化所确定；
ii.接收下一个同步控制信号后生成在下一个时间基准发出的下一个同步信号；
iii.在下一个时间基准接收下一个混沌信号和下一个同步信号。
10.一种基于混沌系统的测控通信系统，其基于混沌系统实现卫星和地面基站的测控通信，其特征在于，由发射机和接收组成，
发射机包括数据源、混沌系统、同步信号发生器，所述发射机用于发出射频信号，其中，所述数据源用于发出激励信号，所述混沌系统用于基于所述激励信号生成所述混沌信号，所述同步信号发生器用于发出同步信号；
接收机包括混沌系统接收处理模块、基带信号处理模块和同步信号基带处理模块，所述接收机用于接收所述射频信号，其中，所述同步信号基带处理模块用于提取所述同步信号并生成同步控制信号，所述混沌系统接收处理模块用于提取并基于可逆的编码函数解析所述混沌信号生成原始信号，所述基带信号处理模块用于对所述原始信号进行解析。
11.根据权利要求10所述的测控通信系统，其特征在于，还包括至少一个中频载波发生器，其用于执行上变频处理或者下变频处理。
12.根据权利要求10所述的测控通信系统，其特征在于，还包括至少一个射频载波发生器，其用于执行上变频处理或者下变频处理。
13.根据权利要求10所述的测控通信系统，其特征在于，
所述同步信号基带处理模块还用于接收在上一个时间基准发出的上一个同步信号，对上一个同步信号解调并发出下一个同步控制信号，所述下一个同步控制信号用于控制相对于下一个时间基准提前δ(t)+Δk(t)时间发出下一个混沌信号，其中，所述时间基准为基于本地世界统一时间确定的所述同步信号的帧头的发射时间，所述本地是指所述同步信号的发出地，δ(t)为解调出上一个同步信号的帧头的时间点相对于上一个时间基准的时间延时，Δk(t)为时延补偿值，所述时延补偿值基于多普勒频偏引起的帧头测量误差以及接收和发射的时间间隔内的传输路径时延变化所确定；
所述同步信号发生器还用于接收下一个同步控制信号后生成在下一个时间基准发出的下一个同步信号。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114884559A (zh) * 2022-04-15 2022-08-09 中国电子科技集团公司第十研究所 一种测控通信协同传输方法及系统
EP4142343A4 (en) * 2020-09-08 2023-10-25 Sunwave Communications Co., Ltd. UPLINK DATA PARSING METHOD, ELECTRONIC DEVICE AND STORAGE MEDIUM

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3569625A (en) * 1961-04-27 1971-03-09 Us Navy Telemetry data transmission system
CN1220063A (zh) * 1996-04-03 1999-06-16 艾利森公司 接收机与发射机同步的方法和有关的线路
CN101030805A (zh) * 2007-02-07 2007-09-05 浙江大学 基于地面增补转发器的无线数字广播同步系统及其方法
CN101051890A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 陕西科技大学 混沌同步自保持特性在保密通信中的应用方法
JP2008278188A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Sony Corp フレーム同期装置および方法、並びに、復調装置
CN103441835A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 河南工业职业技术学院 混沌加密通信实验装置及方法
CN104297765A (zh) * 2014-09-25 2015-01-21 上海欧科微航天科技有限公司 一种用于低轨卫星准同步通信系统的地面终端模拟器
US20150139069A1 (en) * 2009-08-25 2015-05-21 Electronics And Telecommunications Research Institute Station for data transmission/reception synchronization

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3569625A (en) * 1961-04-27 1971-03-09 Us Navy Telemetry data transmission system
CN1220063A (zh) * 1996-04-03 1999-06-16 艾利森公司 接收机与发射机同步的方法和有关的线路
CN101030805A (zh) * 2007-02-07 2007-09-05 浙江大学 基于地面增补转发器的无线数字广播同步系统及其方法
JP2008278188A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Sony Corp フレーム同期装置および方法、並びに、復調装置
CN101051890A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 陕西科技大学 混沌同步自保持特性在保密通信中的应用方法
US20150139069A1 (en) * 2009-08-25 2015-05-21 Electronics And Telecommunications Research Institute Station for data transmission/reception synchronization
CN103441835A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 河南工业职业技术学院 混沌加密通信实验装置及方法
CN104297765A (zh) * 2014-09-25 2015-01-21 上海欧科微航天科技有限公司 一种用于低轨卫星准同步通信系统的地面终端模拟器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗启彬: "基于混沌理论的遥测信息安全技术研究", 《中国博士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4142343A4 (en) * 2020-09-08 2023-10-25 Sunwave Communications Co., Ltd. UPLINK DATA PARSING METHOD, ELECTRONIC DEVICE AND STORAGE MEDIUM
CN114884559A (zh) * 2022-04-15 2022-08-09 中国电子科技集团公司第十研究所 一种测控通信协同传输方法及系统

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