航天测控数据处理平台核心算法的设计与实现

摘要

人类永不止息地通过各种航天器对地球之外的空间进行探测，国家在航天测控方面的能力成为综合国力的重要因素。信息技术的迅速发展，推动了航天测控系统的体制、标准和技术的不断更新，造成了航天测控设备的研制与使用周期缩短，改造与升级任务频繁等实际问题。针对现有航天测控设备的不足，本文探索在通用计算机搭建的分布式数据处理平台上用软件实现航天测控核心算法。
　　本文首先详述了航天测控核心算法的理论基础和基本原理，基于通用计算机并遵循软件通信体系结构规范对算法在VC++6.0实现环境下进行了设计，结合CORBA中间件技术，在实时中间件框架ACE/TAO进行了实现，经过测试后表明所设计实现的算法能够实现其基本功能，达到可使用的效果。针对测控处理数据的实时性要求，为了降低算法的时空复杂度，在CPU性能、降低算法运算量和并行化计算等方面进行了改进，改进后达到了准实时的效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 航天测控技术的进展

1.2.2 软件无线电通信体系结构与JTRS计划

1.3 本文工作和论文结构

第二章 数据交换标准与体系结构

2.1 数据交换标准与体系结构的概念

2.2 数据交换标准与体系结构的详细描述

2.2.1 硬件体系结构

2.2.2 软件体系结构

2.3 数据交换标准与体系结构的实现途径

2.4 航天测控系统的体系结构

2.5 本章小结

第三章 航天测控核心算法的理论分析

3.1 中频采集算法

3.1.1 功能描述

3.1.2 带通采样技术

3.1.3 运算量分析

3.2 载波跟踪与测速算法

3.2.1 功能描述

3.2.2 下行中频信号

3.2.3 软件锁相环

3.2.4 运算量分析

3.3 测距算法

3.3.1 功能描述

3.3.2 侧音测距原理

3.3.3 运算量分析

3.4 遥测算法

3.4.1 功能描述

3.4.2 BPSK信号的解调原理

3.4.3 码同步原理

3.4.4 帧同步原理

3.4.5 运算量分析

3.5 本章小结

第四章 航天测控核心算法的实现

4.1 CORBA中间件技术

4.1.1 中间件技术

4.1.2 CORBA工作原理

4.1.3 IDL语言映射与编译

4.2 SCA规范中算法的实现方法

4.2.1 基本方法

4.2.2 开发流程

4.3 CORBA的实现方法

4.3.1 ACE自适配通信环境

4.3.2 CORBA的实时实现TAO

4.4 本章小结

第五章 算法实时性优化

5.1 计算机计算性能的优化

5.1.1 硬件结构的优化

5.1.2 指令集的优化

5.2 算法运算量的降低

5.2.1 可行性分析

5.2.2 整数倍抽取

5.2.3 整数倍内插

5.2.4 半带滤波器

5.2.5 CIC滤波器

5.2.6 变速率软件锁相环

5.3 并行化计算

5.3.1 并行化计算概述

5.3.2 任务级并行

5.3.3 数据级并行

5.4 其他优化方法

5.5 实时性优化效果测试

5.6 本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献

研究成果