【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及低軌衛(wèi)星彈載通信，具體涉及一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法及終端。
技術(shù)介紹
1、隨著全球空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，建設(shè)高軌、低軌和地面建設(shè)相互聯(lián)結(jié)的天地一體化信息網(wǎng)已是大勢(shì)所趨，屬于低軌衛(wèi)星通信的星鏈通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而基于星鏈的彈載通信技術(shù)發(fā)展也成為必然。星鏈最初由美國space?x公司提出，其計(jì)劃在2019-2024年間在太空搭建由約1.2萬顆衛(wèi)星組成的“星鏈”網(wǎng)絡(luò)，以用于提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。星鏈衛(wèi)星可應(yīng)用于通信、成像、遙感等領(lǐng)域，其最初被定義為商業(yè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，但在最近的戰(zhàn)爭(zhēng)中，其軍事用途引起各個(gè)國家的廣泛關(guān)注。
2、當(dāng)前基于星鏈等低軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的彈載通信數(shù)據(jù)鏈路正是制導(dǎo)武器發(fā)展的主要方向，它可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)和超視距控制，通過回傳飛行參數(shù)、目標(biāo)變化和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，還可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)選擇與重瞄、戰(zhàn)場(chǎng)殺傷效果評(píng)估、多彈協(xié)同作戰(zhàn)等任務(wù)。但由于衛(wèi)星軌道高度較低，衛(wèi)星與地面處于相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，彈載目標(biāo)同衛(wèi)星之間具有很高的徑向瞬時(shí)速度、加速度以及加加速度，且隨時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化，這種通信雙方動(dòng)態(tài)較大的通信環(huán)境稱為高動(dòng)態(tài)環(huán)境。在這種情況下接收信號(hào)受較強(qiáng)的多普勒效應(yīng)影響，存在較大的多普勒頻偏、多普勒一階頻偏變化率以及高階頻偏變化率，這使得信號(hào)頻域擴(kuò)展，時(shí)域失真。
3、由于低軌衛(wèi)星與彈載通信終端之間具有的較大相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，且彈星之間的距離也存在較大的變化，所以在彈星通信時(shí)主要需要解決兩個(gè)問題：一是彈星距離、位置的改變導(dǎo)致信號(hào)功率的變化；二是彈星相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻偏及頻偏變化率。二者在低軌衛(wèi)星與彈載終端
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)不足，本專利技術(shù)提供一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法及終端，具有適應(yīng)較大的信號(hào)功率變化動(dòng)態(tài)范圍和多普勒動(dòng)態(tài)變化范圍的能力，解決高動(dòng)態(tài)環(huán)境下無法跟蹤解調(diào)的問題。
2、為了實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的目的，擬采用以下方案：
3、一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，包括：
4、s100、對(duì)接收的中頻信號(hào)進(jìn)行正交下變頻；
5、s200、進(jìn)行低通濾波處理，濾除倍頻分量，并按處理所需速率進(jìn)行抽取；
6、s300、對(duì)抽取的信號(hào)進(jìn)行非線性變換后進(jìn)行fft運(yùn)算，再通過搜索信號(hào)頻譜的譜峰獲得頻偏估計(jì)值；
7、s400、將頻偏估計(jì)值反饋給正交下變頻作為補(bǔ)償，重復(fù)執(zhí)行s100~s300，直到至少三次的頻偏估計(jì)值均小于預(yù)設(shè)門限值，將最后一次頻偏估計(jì)值鎖定作為最終頻偏補(bǔ)償值反饋給正交下變頻，并依次執(zhí)行s100~s200；
8、s500、對(duì)s400執(zhí)行后抽取的信號(hào)進(jìn)行載波鎖頻跟蹤；
9、s600、進(jìn)行載波鎖相跟蹤。
10、進(jìn)一步，步驟s100~s500采用雙環(huán)路實(shí)現(xiàn)，雙環(huán)路包括下變頻模塊nco、濾波抽取、fft、鑒頻器、環(huán)路濾波、選擇控制模塊；
11、其中，下變頻模塊nco、濾波抽取、fft、選擇控制模塊依次連接構(gòu)成頻偏估計(jì)環(huán)路；下變頻模塊nco、濾波抽取、鑒頻器、環(huán)路濾波、選擇控制模塊依次連接構(gòu)成載波跟蹤環(huán)路；
12、頻偏估計(jì)環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路并列運(yùn)行，選擇控制模塊用于在未達(dá)到三次頻偏估計(jì)值均小于預(yù)設(shè)門限值時(shí)，保持雙環(huán)路切換狀態(tài)在頻偏估計(jì)環(huán)路進(jìn)行頻偏估計(jì)值獲取，在達(dá)到三次頻偏估計(jì)值均小于預(yù)設(shè)門限值時(shí)，切換到載波跟蹤環(huán)路進(jìn)行載波鎖頻跟蹤。
13、進(jìn)一步，步驟s500中在進(jìn)行載波鎖頻跟蹤時(shí)，若出現(xiàn)載波跟蹤失鎖，則在出現(xiàn)載波跟蹤失鎖之后的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，環(huán)路切換到頻偏估計(jì)環(huán)路重新執(zhí)行s100~s400，進(jìn)行載波重捕。
14、進(jìn)一步，步驟s600采用相偏糾正環(huán)路實(shí)現(xiàn)，相偏糾正環(huán)路采用二階鎖相環(huán)路，包括依次連接成環(huán)的nco相位累加器、位同步、鑒相器、環(huán)路濾波。
15、進(jìn)一步，位同步采用gardner算法實(shí)現(xiàn)。
16、進(jìn)一步，鑒相器采用反正切arctan運(yùn)算得到信號(hào)的相位值。
17、進(jìn)一步，二階鎖相環(huán)路的環(huán)路濾波采用理想比例積分環(huán)路濾波器，其傳遞函數(shù)表示為：
18、?；
19、其中， z-1為單位延遲，參數(shù) c1和 c2表示如下：
20、?；
21、其中， ξ為環(huán)路阻尼系數(shù)， t為nco相位累加器的頻率更新周期， k d為環(huán)路增益， ω n為環(huán)路阻尼振蕩頻率，其計(jì)算公式如下：
22、?；
23、其中， b l為環(huán)路帶寬。
24、一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信終端，用于執(zhí)行如所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，包括fpga、與fpga連接的adc和dac、以及分別連接fpga、adc、dac的時(shí)鐘單元pll。
25、adc用于接收衛(wèi)星前向中頻模擬信號(hào)，并轉(zhuǎn)為數(shù)字中頻信號(hào)送入fpga；fpga用于執(zhí)行前向通信基帶處理過程和返向通信基帶處理過程，前向通信基帶處理過程包括所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，以及幀同步、解擾、解交織、譯碼，返向通信基帶處理過程包括編碼、交織、加擾、組幀、調(diào)制、內(nèi)插、濾波；dac用于將fpga通過返向通信基帶處理過程后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)輸出到天線單元；時(shí)鐘單元pll，用于提供參考時(shí)鐘。
26、本專利技術(shù)的有益效果：
27、1、利用多次反饋逼近的頻偏估計(jì)策略，解決了大多普勒頻偏問題，最大多普勒頻偏可以對(duì)抗±1mhz；
28、2、采用一階鎖頻環(huán)加二階鎖相環(huán)的載波跟蹤技術(shù)，解決了在高動(dòng)態(tài)的多普勒頻偏變化率的環(huán)境下載波精確跟蹤問題，最大多普勒頻偏變化率可以對(duì)抗±30khz/s；
29、3、雙環(huán)路設(shè)計(jì)、切換技術(shù)以及失鎖重捕技術(shù)的組合策略，解決了在高動(dòng)態(tài)的多普勒頻偏及頻偏變化率的環(huán)境下平穩(wěn)快速鎖定，以及載波跟蹤過程中失鎖后快速重捕等問題；
30、4、硬件設(shè)計(jì)通過ad9467近90db的輸入動(dòng)態(tài)范圍配合前端的數(shù)控增益，解決了由于彈星距離改變導(dǎo)致的大動(dòng)態(tài)功率變化的問題。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，步驟S100~S500采用雙環(huán)路實(shí)現(xiàn)，雙環(huán)路包括下變頻模塊NCO、濾波抽取、FFT、鑒頻器、環(huán)路濾波、選擇控制模塊；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，步驟S500中在進(jìn)行載波鎖頻跟蹤時(shí)，若出現(xiàn)載波跟蹤失鎖，則在出現(xiàn)載波跟蹤失鎖之后的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，環(huán)路切換到頻偏估計(jì)環(huán)路重新執(zhí)行S100~S400，進(jìn)行載波重捕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，步驟S600采用相偏糾正環(huán)路實(shí)現(xiàn)，相偏糾正環(huán)路采用二階鎖相環(huán)路，包括依次連接成環(huán)的NCO相位累加器、位同步、鑒相器、環(huán)路濾波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，位同步采用Gardner算法實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，鑒相器采用反正切arctan運(yùn)算得到信號(hào)的相位值。
7.根據(jù)
8.一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信終端，其特征在于，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低軌衛(wèi)星彈載通信終端，其特征在于，包括FPGA以及與FPGA連接的ADC和DAC；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低軌衛(wèi)星彈載通信終端，其特征在于，還包括時(shí)鐘單元PLL，分別連接FPGA、ADC、DAC，用于提供參考時(shí)鐘。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，步驟s100~s500采用雙環(huán)路實(shí)現(xiàn)，雙環(huán)路包括下變頻模塊nco、濾波抽取、fft、鑒頻器、環(huán)路濾波、選擇控制模塊；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，步驟s500中在進(jìn)行載波鎖頻跟蹤時(shí)，若出現(xiàn)載波跟蹤失鎖，則在出現(xiàn)載波跟蹤失鎖之后的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，環(huán)路切換到頻偏估計(jì)環(huán)路重新執(zhí)行s100~s400，進(jìn)行載波重捕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星彈載通信信號(hào)處理方法，其特征在于，步驟s600采用相偏糾正環(huán)路實(shí)現(xiàn)，相偏糾正環(huán)路采用二階鎖相環(huán)路，包括依次連接成環(huán)的nco相位累加器、位同步、鑒相器、環(huán)路濾波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：簡(jiǎn)曉松，劉紹飛，杜紅林，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都傅立葉電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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