[发明专利]一种非相干扩频应答机距离零值高精度测量系统

权利要求书

1.一种非相干扩频应答机距离零值高精度测量系统，其特征在于，包括：输出耦合器、数控衰减器、变频器、输入耦合器、接收通道、发射通道、自校准模块；

输出耦合器：用于接收卫星需要向地面发送下行测量信号，将所述下行测量信号中耦合出两路信号，两路信号中的一路信号作为自校信号传输给数控衰减器，其余一路信号通过卫星天线发送给地面站；

数控衰减器：接收输出耦合器传输的所述自校信号，同时，接收自校准模块传输的功率衰减值，根据功率衰减值对所述自校信号的功率进行衰减处理，获得衰减处理后的自校信号并传输给变频器；

变频器：接收数控衰减器传输的所述衰减处理后的自校信号，将所述衰减处理后的自校信号进行变频处理，获得变频后的自校信号并传输给输入耦合器；

输入耦合器：接收地面站向卫星发送的上行信号，同时，接收变频器传输的变频后的自校信号，将所述变频后的自校信号耦合到上行信号中，获得耦合后的上行信号，将耦合后的上行信号传输给接收通道；

接收通道：将耦合后的上行信号经过变频放大后，获得中频信号并传输给自校准处理模块；

自校准模块：接收接收通道传输的中频信号，捕获中频信号中的上行信号和自校信号；对上行信号依次进行跟踪解调获得上行信号的功率值；对上行信号进行干扰抵消后进行自校信号的跟踪解调，获得自校信号的功率值自校信号剥离出的零值；由上行信号的功率值和自校信号的功率值确定衰减控制值传输给数控衰减器；根据预设格式产生下行测量信号，所述下行测量信号和自校信号剥离出的零值组帧处理后通过发射通道传输给输出耦合器；

发射通道：下行测量信号经过变频放大处理后输出给输出耦合器；

所述自校准模块包括：AD采样模块、信号捕获模块、上行信号跟踪解调模块、自校信号功率控制模块、多址干扰抵消模块、自校信号跟踪解调模块、下行测量组帧调制模块、DA转换模块；

AD采样模块：接收输入耦合器输入的中频信号，将输入的中频信号进行AD采样，获得AD采样后的数字信号并传输给信号捕获模块、上行信号跟踪解调模块和多址干扰抵消模块；

信号捕获模块：接收AD采样模块传输的AD采样后的数字信号并进行信号捕获，获得AD采样后的数字信号中的上行信号和自校信号；对上行信号的载波频率和码相位进行捕获，将捕获到的上行信号的载波频率和上行信号的粗捕码相位输出给上行信号跟踪解调模块；同时，对自校信号的码相位进行粗捕获，获得自校信号的粗捕码相位并输出到自校信号跟踪解调模块；

上行信号跟踪解调模块：接收AD采样模块传输的AD采样后的数字信号和信号捕获模块传输的上行信号的载波频率和上行信号的粗捕码相位，根据上行信号的载波频率和上行信号的粗捕码相位对AD采样后的数字信号进行跟踪解调，获得上行信号的相关值、载波频率相位、精跟码相位、符号信息、信号幅度；将上行信号的相关值输出到自校信号功率控制模块；同时将上行信号的载波频率相位、精跟码相位、符号信息、幅度信息输出到多址干扰抵消模块；

多址干扰抵消模块：接收AD采样模块传输的AD采样后的数字信号、上行信号跟踪解调模块传输的载波频率相位、码相位、符号信息、信号幅度，同时根据上行信号跟踪解调模块输入的上行信号的载波频率相位、码相位、符号信息、信号幅度对上行信号进行再生，获得再生后的上行信号，根据AD采样后的数字信号对再生后的上行信号进行抵消处理，获得自校信号，将自校信号送入自校信号跟踪解调模块；

自校信号跟踪解调模块：接收多址干扰抵消模块输出的自校信号，接收信号捕获模块传输的自校信号的粗捕码相位，根据自校信号的粗捕码相位对自校信号进行跟踪解调，将跟踪解调后自校信号的相关值输出到自校信号功率控制模块；同时跟踪解调后得到自校信号的精跟码相位和帧时标信息，将自校信号的精跟码相位和帧时标信息输出到下行测量组帧模块；

下行测量组帧模块：接收自校信号跟踪解调模块传输自校信号的的精跟码相位和帧时标信息，根据精跟码相位和帧时标信息剥离出自校信号的零值，同时，根据预设格式产生下行测量信号，将所述下行测量信号和自校信号剥离出的零值组帧处理后通过发射通道传输给输出耦合器；

DA转换模块：将下行测量组帧调制模块传输的数字信号转换为模拟信号后输出到发射通道；

自校信号功率控制模块：接收上行信号跟踪解调模块输入的上行信号的相关值，根据上行信号的相关值估计上行信号的功率，获得上行信号的功率估计值；接收自校信号跟踪解调模块输入的自校信号的相关值，根据自校信号的相关值估计自校信号的功率，获得自校信号的功率估计值；将上行信号的功率估计值和自校信号的功率估计值进行比较后，获得衰减控制值并输出衰减控制值到数控衰减器；

多址干扰抵消，采用方法如下：

多址信号抵消，需要首先进行多址信号的恢复，即：应答机根据解调以后得到的信息，对多址信号进行实时再生，涉及到伪码序列、伪码相位、多普勒频偏、载波相位、符号信息的实时估计、信号幅度估计；算法根据系列估计结果，进行信号的再生；

伪码相位从伪码跟踪环输出得到，伪码跟踪环设计应该为2阶以上的窄带宽码环；为了最大限度压缩码环带宽，采用载波环辅助伪码跟踪环技术，消除超窄带宽码环的动态跟踪滞后引入的系统误差；

多普勒频偏及载波相位从载波跟踪环输出得到，载波跟踪环设计为3阶以上的窄带宽PLL环；

符号信息从相干积分器输出结果的大小得到，相干积分长度为一个符号单位的整数倍；幅度估计误差控制在5％以内；

基于控制自校信号随着上行信号功率变化的方法，具体为：

Step1：应答机加电时，将自校通道数控衰减器衰减至最大量约N_max，此时自校信号功率低于应答机的接收灵敏度，自校信号对上行通道信号的影响可以忽略不计；

Step2：应答机接收到上行信号后，分别进行解扩解调，获取上行信号信噪比估计值，将各信号的信噪比估计值进行比较，得到功率最小的通道Ch_min；

Step3：依据上行通道功率最小通道Ch_min的功率对自校通道数控衰减器进行控制，单次控制间隔为2秒，逐步减少衰减量，单次衰减量为衰减器的最小分辨率约0.5dB；在单次时间间隔内，如果自校信号在接收灵敏度以内，则应答机能够完成对自校信号的捕获跟踪；

Step4：经过多次调整，判断自校信号功率调整至低于上行最小通道信号约3dB，停止对数控衰减器的控制，此时自校信号与上行信号之间多址干扰影响较小；如果上行通道信号发生变化，则根据其信噪比估值，对自校数控衰减器进行相应的调整。