[发明专利]非相干测量体制下的测距数据处理方法

说明书

技术领域

本发明是关于测控领域中，非相干测量体制下的测距数据处理方法。

背景技术

在测控系统中，应答机是通过测量信号往返时延，测出飞行器目标至地面站距离的测距方式，主要有多侧音测距、伪随机码测距和音码混合测距。在测控系统中通常采用扩频伪码双向测伪距方式，上行和下行测距均采用脉冲编码调制-码分多址-二进制相移键控（PCM-CDMA-BPSK），PCM-CDMA-BPSK与上行遥控、下行遥测相互独立，使用码分多址，共用同一载波频点。该非相干测控系统中的测控地面站，测量帧经过编帧扩频后，利用上行链路发送到应答机上，由应答机接收到上行链路信号后进行解扩、解调、帧同步，再利用自身形成的下行测距信息帧同步，对上行信号采样，提取帧计数、位计数、码周期计数、扩频伪码计数和码相位等测距信息，将这些采样信息实时放入下行测量帧送至地面。地面接收到下行测距链路信号后进行解扩、解调、帧同步，提取下行测量帧同步信号，再利用提取的下行帧同步前沿对自身形成的上行信号采样，提取帧计数、位计数、码周期计数、扩频伪码计数和码相位等测距信息。地面设备对应答机传送下来的上行伪距和地面设备测得的下行伪距进行综合计算，完成距离测量。与一般伪码相干测距方式相比，非相干方式的上行伪码及速率与下行伪码及速率不相关，上行信息帧速率、信息速率与下行信息帧速率、信息速率不相关，但上行伪码速率必须是上行信息位速率的整数倍，伪码时钟和信息位时钟同源，下行伪码速率也同样必须是下行信息位速率的整数倍，伪码时钟和信息位时钟同源。当应答机提取上行伪距时，使用非相干的下行测距信息帧同步前沿对上行信号采样，必将带来距离的跳周问题，出现测量值的跳变，位计数、码周期计数和码相位计数都会出现相应的距离跳周问题。码计数的距离跳变值正好是一个码片对应的距离值，码周期的距离跳变值是一个伪码周期对应的距离值，位计数的距离跳变值是一个数据位对应的距离。码计数对应的距离跳变值最小，位计数对应的距离跳变值最大。若码速率为10Mcps，则距离将跳变15m；若数据速率为10kbps，则距离将跳变15km。这种距离的跳周问题将严重影响测控系统的测距精度，甚至出现测量错误。

通常，传统的位计数、码周期计数提取方法是：上行帧同步信号前沿对位计数器清零并启动计数，下行帧同步前沿停止位计数器计数，从而获得位计数值；上行位同步信号前沿对码周期计数器清零并启动计数，下行帧同步信号前沿停止码周期计数器计数，从而获得码周期计数值。由于下行帧同步信号与上行帧同步、上行位同步等信号不相关，不同源，必将导致测量值中出现测量距离的跳周问题，即出现距离的跳大数，出现测量错误。通常，伪码时钟越高，距离跳变值越小。一般，伪码时钟都是MHz量级，对应的距离跳变是m量级，严重影响系统的测距精度，如码速率等于10Mcps，对应的距离跳变值为15m；码速率等于20Mcps，对应的距离跳变值为7.5m。

发明内容

为了解决非相干测控系统中的距离跳周问题，本发明提供一种简单、易实现，测距精度准确可靠的测距数据处理方法。

本发明通过以下措施来达到。一种非相干测量体制下的测距数据处理方法，其特征在于包括如下步骤：在应答机的可编程门阵列FPGA电路中，采用FPGA的可编程数字电路对应答机接收到的上行伪码捕获跟踪、载波同步跟踪、数据解调、位同步和帧同步，并从上行解调数据中提取帧计数值；通过伪距提取电路提取的码片计数值和码相位值即是应答机测量的伪距值，码片计数是通过上行帧同步的前沿启动计数器开始计数，下行帧同步的前沿停止计数器计数，从而获得码片计数值；然后将码片计数值进行简单的乘除法数学转换处理，转换成位计数、码周期计数和码计数；再用相位相差180o的双码钟采样法，对码计数和码相位进行采样和时差比对，对判别出距离跳变的数值，用跳周数据处理算法进行修正，消除码计数对应距离的跳周；然后再将获取的帧计数、位计数、码周期计数、码计数和码相位测距数据信息实时填入下行测量帧，发回地面站，与地面站协同完成系统的非相干测距。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明采用伪码码钟计数法，通过简单的数学转换处理，将码片计数转换成位计数、码周期计数和码计数，避免了位计数、码周期计数出现对应的距离跳周问题，有效避免了测量距离值中的大值跳变量。本发明的伪码码钟计数法，与传统方法相比，简单易实现，并巧妙避免了位计数、码周期计数对应的距离跳周问题。