卫星测距的关键技术研究与实现

• 作 者: 陈维超
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: 航天测控 伪码测距 软件无线电 FPGA实现

卫星测距是通过测定光或无线电信号在信号发起端与目标卫星间的往返延迟进而计算两者距离的技术，通常包括星地测距与星间测距，是卫星工程的基础技术，应用于卫星导航定位、遥感、测控。本文所做主要工作：第一，制定基于SDR的卫星测距需求。首先，分析并对比当前航天器测距技术，选定适合SDR实现的再生转发式T4B伪码测距作为方案；然后，使用SimulinkTM搭建并仿真基于该方案的浮点和定点链路，从算法上验证了其可行性；最后，根据实验环境确定设计指标。第二，设计卫星测距的实现方案。首先，根据功能与性能需求，规划设备物理层、设备抽象层和显示控制层三大软件子系统；然后，规划并设计各子系统间的接口协议和帧结构；最后，结合前两步，在充分考虑设计的软件可重构的特性的基础上，对各软件子系统进行模块划分；第三，实现并验证基于SDR的卫星伪码测距实验平台。首先，对三大软件子系统的各模块分别进行细化和设计；然后，根据功能和性能指标，完成相应调试；最后，按照指标测试项目进行测试。测试结果表明，本设计的关键指标符合实际需求，实验的测距分辨率达7.81m，可测无模糊距离至少达36000Km，覆盖了地球同步轨道（GEO）高度，与T4B伪码测距理论分析和SimulinkTM测距链路仿真结果一致，其值在可接受范围。本文设计、实现并验证了基于软件无线电（SDR）的卫星测距实验平台，包括软件可重构的卫星地面站和星上应答机；丰富了基于SDR的卫星测距设计，补充了基于嵌入式和可重构技术的航天测控实现经验，具有工程应用与科研价值。