[发明专利]一种上下行链路采用不同扩频体制的飞行器测控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种上下行链路采用不同扩频体制的测控系统，属于飞行器测控领域。

背景技术

飞行器测控的两大传统难点在于：弱信号和高动态。由于飞行器的体积限制了信号的发射功率以及长距离的传播能量衰减，到达地面接收机的信号能量非常微弱；而飞行器的高动态导致到达地面接收机的信号产生了多普勒效应。随着电子侦察和对抗技术的不断发展，飞行器测控系统面临着第三大难点：抗干扰。目前欧美等国家的民用飞行器测控系统采用直接序列扩频体制来提高抗干扰能力，我国正广泛使用的航天测控系统也采用了直接序列扩频体制。但这种单一的扩频体制抗干扰能力有限，尤其随着现代信号检测技术和硬件性能的发展，它不能满足对安全和抗干扰要求很高的某些特殊领域的需求。

扩频技术是指将待传输信息的频谱用某种特定的扩频方式扩展，成为宽频带信号，接收端利用相应手段将其压缩，从而获得传输信息的通信技术。按照扩展频谱方式的不同，扩频技术可以分为直接序列(DS，Direct Sequence)扩频、跳频(FH,Frequency Hopping)扩频、跳时(TH,Time Hopping)扩频、线性调频，以及由上述两种或两种以上单一扩频方式组合而成的混合扩频，如直扩_跳频（DS_FH,Direct Sequence Spread Spectrum_Frequency Hopping）混合扩频系统。

DS_FH混合扩频系统将两种最有效的扩频技术：直扩与跳频相结合，具有良好的抗截获能力、通信距离比单一扩频方式远、可克服多径效应和远近效应以及对同频段工作的设备干扰小等特点，是国内外公认的最富有生命力的抗干扰系统，其中最成功的例子是美国的三军联合战术信息发布系统（JTIDS,Joint Tactical Information Distribution System）。JTIDS是美国研制的三军联合使用的防御发展计划，它是集通信-导航-识别等功能于一体的综合系统，采用时分多路的直扩和跳频混合扩频技术。但JTIDS中的混合扩频技术不能应用于飞行器测控领域。由于JTIDS是一种采用时分多址接入方式的混合扩频系统，优势是同步方式简单，采用时钟同步方式即可，无需载波相位跟踪和扩频码相位跟踪；接收机不需要复杂的跟踪算法，JTIDS的跳频速率可以设计的非常高。时分多址的缺陷在于分配给每个用户的时间码片很短而且是间断的，每次发送的信息量受限制，信息传输速率较低；JTIDS时隙划分时分配了大约2ms的保护时间，将系统的作用距离限制在600公里范围。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够在复杂电磁环境下工作、集测控通信功能于一体的飞行器测控系统。

本发明公开了一种上下行链路采用不同扩频体制的飞行器测控系统，下行遥测链路采用DS扩频体制，上行遥控链路采用DS_FH混合扩频体制，增加了系统的抗干扰与抗截获能力，在实现遥测遥控的同时能够对飞行器进行测距测速：利用扩频码自相关特性完成地面站到飞行器之间的距离测量，应用载波跟踪环路获得载波多普勒频率值后实现对飞行器的瞬时速度测量；本发明中扩跳频混合调制模块、扩跳频混合解调模块采用全数字化设计，设计简单、可靠性高；相对以前的模拟设计方法，全数字化设计方式消除了模拟器件物理特性对跳频速率的限制，可以进一步提高跳频速率，增强系统的抗干扰与抗截获能力；本发明扩跳频混合调制模块、扩跳频混合解调模块采用扩频码相位辅助跳频的方法：计算并利用扩频码周期和跳频周期的关系并将扩频码相位和跳频时刻关联，降低了DS_FH混合扩频信号的同步时间。

1、本发明的组成

本发明由飞行器部分和地面站部分组成，如图1所示。飞行器部分搭载着飞行器参数数据采集模块、数据处理模块、遥测发射数据帧组帧模块、直接序列扩频调制模块、发射机、发射天线、接收天线、射频前端模块、扩跳频混合解调模块、遥控接收数据帧解帧模块；

地面站部分包括指令处理模块、遥控发射数据帧组帧模块、扩跳频混合调制模块、地面站发射机、地面站发射天线、地面站接收天线、地面站射频前端、直接序列扩频解调模块、遥测接收数据帧解帧模块；