高动态多普勒对多音调频信号性能影响研究

摘要

现如今，航天测控在军事、政治、科技和人们的生活中被广泛应用，安全遥控是其中尤为重要的一环，它关系着地面人员、建筑物的安全以及航天员逃逸。美国靶场的安全遥控系统普遍采用多音组合调频的主字母体制，因其实时性强、可靠性高、安全保密性好等诸多优点，可充分满足安全遥控任务的要求，成为国内外研究热点。由于火箭、导弹等飞行器从发射、入轨到回收是一种高速高动态的飞行场景，导致接收端的测控信号存在不可避免的多普勒频率偏移，对正确解调产生影响。有效的多普勒频移估计和补偿可以消除频偏，提高了安控系统的性能。本文对采用多音组合调频的安全遥控体制进行了系统的研究，所取得的主要研究成果为：
　　1.系统的研究了采用多音组合调频的主字母体制，推导了这种体制的漏指令概率、虚指令概率、误指令概率等性能指标，结合调制过程和解调过程分析了该体制的实时性、可靠性和安全保密性。并将其和国内传统的PCM-PSK-FM安全遥控体制进行各方面比较和性能评估，分析表明，采用多音组合调频的主字母体制在安全遥控特殊的任务背景下独具优势。
　　2.利用主字母通信体制的基本原理和关键技术构建了发射机仿真模型和接收机仿真模型，研究了高斯白噪声信道下该体制的误符号率，并进行MATLAB仿真。
　　3.介绍了多普勒频移产生的原因以及其对接收信号的影响，介绍了多普勒频移补偿技术的发展历程和研究现状。文中模拟了两种低动态多普勒频移和一种高动态多普勒频移，研究了这三种情况下主字母体制对多普勒频移的抵抗能力。为进一步提高系统性能，将锁相环嵌入到接收机中，用于对普勒频移的估计和后续信号处理中的补偿，消除了多普勒频移带来的影响，提高了主字母体制性能。
　　4.采用GUI设计了采用多音组合调频的安全遥控用户界面。

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第一章绪论

1.1测控系统的历史和现状

1.2测控系统的主要功能

1.3航天测控系统的发展前景

1.4本文选题的背景及意义

1.5本文的研究内容及章节安排

第二章主字母多音调频体制

2.1主字母体制的发展

2.2主字母体制主要技术指标

2.3加性高斯白噪声信道下的性能分析

2.4主字母体制与PCM-PSK-FM体制性能比较

2.5本章总结

第三章主字母体制系统建模

3.1主字母体制系统组成

3.2发端实现方案与建模

3.3收端实现方案与建模

3.4加性高斯信道下的系统性能仿真

3.5本章总结

第四章多普勒频移及锁相环

4.1多普勒效应

4.2多普勒频移对接收信号载波的影响

4.3锁相环

4.4多普勒补偿技术

4.5本章总结

第五章多普勒频移对主字母安控体制的影响

5.1主字母体制自身抗多普勒性能

5.2加入锁相环后抗多普勒分析

5.3用户界面GUI设计

5.4本章总结

第六章总结与展望

6.1本文工作总结

6.2未来工作展望

参考文献

致谢

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