CN111934715B - 一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法 - Google Patents

一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法，包括以下步骤：S01：卫星发送端发送同步头；S02：地面接收端提取同步头信息；S03：地面接收端提取同步信息；S04：捕获跳频频率；S05：代入验证跳频频率，获得稳定性报告；S06：提取获得跳频频率的同步序列格式，使得卫星发送端与地面接收端的时间完全同步。本发明中，该宽带跳频卫星通信系统可以对捕获的跳频频率进行代入性验证，测试跳频频率对本地卫星系统时间的兼容性，并根据验证测试的结果，对跳频频率进行连续的捕获和验证处理，提高卫星通信系统的时间同步准确性，从而实现卫星通信系统快速、准确且安全的正常运行。

Description

一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法
技术领域
本发明涉及卫星通信系统技术领域，尤其涉及一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法。
背景技术
卫星通信系统实际上也是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通信，卫星通信的主要目的是实现对地面的“无缝隙”覆盖，由于卫星工作于几百、几千、甚至上万公里的轨道上，因此覆盖范围远大于一般的移动通信系统，跳频是最常用的扩频方式之一，其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变，在宽带跳频卫星通信系统的研究中，其关键技术一致就是需要确保卫星站与地面站之间的时间同步，从而确保卫星通信系统的正常运行。
现有的宽带跳频卫星通信系统在对卫星站与地面站进行时间同步时，无法有效的对捕获的跳频频率进行代入性验证处理，从而无法获知该跳频频率的稳定性，进而导致卫星站与地面站之间时间同步的不准确，降低了卫星通信系统的运行精度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出可以对跳频频率进行验证测试，获取最佳跳频频率的一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法，包括以下步骤：
S01：卫星发送端将携带有低段时间信息的同步头置于卫星通信系统的跳频信号的最前端发送出去；
S02：地面接收端接收发送的同步头，按照卫星发送端的方法提取同步头，获得高段时间信息和低段时间信息；
S03：地面接收端采用多次多普勒频偏补偿法，从同步头中获取相关码，并提取同步信息；
S04：调整本地卫星通信系统的时间，并根据该时间调整本地跳频序列发生器，捕获与卫星发送端一致的跳频频率；
S05：对获得的跳频频率进行安全阈值的代入性验证，获得跳频频率的稳定性报告；
S06：提取获得跳频频率的同步序列格式，并将地面接收端的本地卫星系统内的低段时间信息调节，使得卫星发送端与地面接收端的时间完全同步。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S01中，低段时间信息的同步头由同步序列构成，同步序列包括由相关码构成的用于与接收端的相关码进行相关运算的前导序列、时间信息TODL、CRC校验和尾保护组成。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S03中，多普勒频偏补偿法能够对本地卫星系统的时间信息和发送端时间信息内的多普勒频移补偿值进行多普勒计算，并对计算的结果进行傅里叶变换后，将变换后的数值再进行共轭处理，求出变换后的数据值。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S04中，捕获跳频频率之前需要卫星发送端将跳频频率传送到前导序列，并用跳频频率传送同步信息，地面接收端通过跳频前导序列完成跳频序列同步。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S05中，安全阈值的获取步骤包括以下步骤：
S05.1：获取本地卫星系统内的时间信息，提取本地时间信息内的前导序列值，并按照由小到大排列；
S05.2：选取排列的前导序列值的中间值作为安全阈值的基础值，并将所有前导序列值进行累加求一次平均值；
S05.3：将平均值与基础值进行相加后求得二次平均值，即跳频频率的安全阈值。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S05中，在安全阈值的代入中，按照时间信息的获取前后时间进行逐一代入验证，并在代入验证中添加干扰因素进行干扰影响，测试跳频频率的稳定性。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述添加的干扰因素为突发同步信息，当突发同步信息在导入进行验证时发生异常情况下，第一时间发出预警信号，此时剔除该跳频频率，进行第二次的跳频频率的捕获，并再次进行验证测试。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述第二次跳频频率的捕获和验证测试中，首先要对本地卫星系统内已捕获的时间信息进行归零，提出第一次跳频频率的干扰因素，并在第二次跳频频率的捕获和验证测试后，第一时间对该跳频频率进行标记，同步本地卫星系统的本地时间。
本发明提供了一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法。具备以下有益效果：
(1)：该宽带跳频卫星通信系统可以对捕获的跳频频率进行代入性验证，测试跳频频率对本地卫星系统时间的兼容性，并根据验证测试的结果，对跳频频率进行连续的捕获和验证处理，提高卫星通信系统的时间同步准确性，从而实现卫星通信系统快速、准确且安全的正常运行。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法，包括以下步骤：
S01：卫星发送端将携带有低段时间信息的同步头置于卫星通信系统的跳频信号的最前端发送出去；
S02：地面接收端接收发送的同步头，按照卫星发送端的方法提取同步头，获得高段时间信息和低段时间信息；
S03：地面接收端采用多次多普勒频偏补偿法，从同步头中获取相关码，并提取同步信息；
S04：调整本地卫星通信系统的时间，并根据该时间调整本地跳频序列发生器，捕获与卫星发送端一致的跳频频率；
S05：对获得的跳频频率进行安全阈值的代入性验证，获得跳频频率的稳定性报告；
S06：提取获得跳频频率的同步序列格式，并将地面接收端的本地卫星系统内的低段时间信息调节，使得卫星发送端与地面接收端的时间完全同步。
宽带跳频卫星通信系统对捕获的跳频频率进行代入性验证，测试跳频频率对本地卫星系统时间的兼容性，并根据验证测试的结果，对跳频频率进行连续的捕获和验证处理，提高卫星通信系统的时间同步准确性，从而实现卫星通信系统快速、准确且安全的正常运行。
步骤S01中，低段时间信息的同步头由同步序列构成，同步序列包括由相关码构成的用于与接收端的相关码进行相关运算的前导序列、时间信息TODL、CRC校验和尾保护组成。
步骤S03中，多普勒频偏补偿法能够对本地卫星系统的时间信息和发送端时间信息内的多普勒频移补偿值进行多普勒计算，并对计算的结果进行傅里叶变换后，将变换后的数值再进行共轭处理，求出变换后的数据值。
步骤S04中，捕获跳频频率之前需要卫星发送端将跳频频率传送到前导序列，并用跳频频率传送同步信息，地面接收端通过跳频前导序列完成跳频序列同步。
步骤S05中，安全阈值的获取步骤包括以下步骤：
S05.1：获取本地卫星系统内的时间信息，提取本地时间信息内的前导序列值，并按照由小到大排列；
S05.2：选取排列的前导序列值的中间值作为安全阈值的基础值，并将所有前导序列值进行累加求一次平均值；
S05.3：将平均值与基础值进行相加后求得二次平均值，即跳频频率的安全阈值。
步骤S05中，在安全阈值的代入中，按照时间信息的获取前后时间进行逐一代入验证，并在代入验证中添加干扰因素进行干扰影响，测试跳频频率的稳定性。
添加的干扰因素为突发同步信息，当突发同步信息在导入进行验证时发生异常情况下，第一时间发出预警信号，此时剔除该跳频频率，进行第二次的跳频频率的捕获，并再次进行验证测试。
第二次跳频频率的捕获和验证测试中，首先要对本地卫星系统内已捕获的时间信息进行归零，提出第一次跳频频率的干扰因素，并在第二次跳频频率的捕获和验证测试后，第一时间对该跳频频率进行标记，同步本地卫星系统的本地时间。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：卫星发送端将携带有低段时间信息的同步头置于卫星通信系统的跳频信号的最前端发送出去；
S02：地面接收端接收发送的同步头，按照卫星发送端的方法提取同步头，获得高段时间信息和低段时间信息；
S03：地面接收端采用多次多普勒频偏补偿法，从同步头中获取相关码，并提取同步信息；
S04：调整本地卫星通信系统的时间，并根据该时间调整本地跳频序列发生器，捕获与卫星发送端一致的跳频频率；
S05：对获得的跳频频率进行安全阈值的代入性验证，获得跳频频率的稳定性报告；
S06：提取获得跳频频率的同步序列格式，并将地面接收端的本地卫星系统内的低段时间信息调节，使得卫星发送端与地面接收端的时间完全同步；
所述步骤S05中，在安全阈值的代入中，按照时间信息的获取前后时间进行逐一代入验证，并在代入验证中添加干扰因素进行干扰影响，测试跳频频率的稳定性；
所述添加的干扰因素为突发同步信息，当突发同步信息在导入进行验证时发生异常情况下，第一时间发出预警信号，此时剔除该跳频频率，进行第二次的跳频频率的捕获，并再次进行验证测试；
所述第二次跳频频率的捕获和验证测试中，首先要对本地卫星系统内已捕获的时间信息进行归零，提出第一次跳频频率的干扰因素，并在第二次跳频频率的捕获和验证测试后，第一时间对该跳频频率进行标记，同步本地卫星系统的本地时间。
2.根据权利要求1所述的一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法，其特征在于：所述步骤S01中，携带有低段时间信息的同步头由同步序列构成，同步序列包括由相关码构成的用于与接收端的相关码进行相关运算的前导序列、时间信息TODL、CRC校验和尾保护组成。
3.根据权利要求1所述的一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法，其特征在于：所述步骤S03中，多普勒频偏补偿法能够对本地卫星系统的时间信息和发送端时间信息内的多普勒频移补偿值进行多普勒计算，并对计算的结果进行傅里叶变换后，将变换后的数值再进行共轭处理，求出变换后的数据值。
4.根据权利要求1所述的一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法，其特征在于：所述步骤S04中，捕获跳频频率之前需要卫星发送端将跳频频率传送到前导序列，并用跳频频率传送同步信息，地面接收端通过跳频前导序列完成跳频序列同步。
5.根据权利要求1所述的一种宽带跳频卫星通信系统关键技术研究方法，其特征在于：所述步骤S05中，安全阈值的获取步骤包括以下步骤：
S05.1：获取本地卫星系统内的时间信息，提取本地时间信息内的前导序列值，并按照由小到大排列；
S05.2：选取排列的前导序列值的中间值作为安全阈值的基础值，并将所有前导序列值进行累加求一次平均值；
S05.3：将平均值与基础值进行相加后求得二次平均值，即跳频频率的安全阈值。
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