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1、硕士学位论文 论文题目垦羹丛盟型遁丕统婴究呈递盐学科( 专业) 邀鱼王堂皇固簋电王堂所在学院篮息堂瞳提交日期三雯雯盍生三旦Z，厅 鎏、*踟糍浙江大学硕十学位论文摘要从2 0 世纪8 0 年代美国军方提出了现代小卫星的概念以来，现代微小卫星技术发展非常迅速，微小卫星是目前航天器发展的一个重要方向。现代微小卫星具有重量轻、性能好、研制周期短、造价低等优点。作为微小卫星的关键部分，数字测控应答机系统具有结构简单、质量轻、工作时间长和可靠性高的特点。本文就是对测控应答机中的数字测距系统进行系统设计和验证实验。本文主要的工作是数字伪码测距系统和数字测控应答机基带平台的设计，以及测距功能的验证平台设计。根
2、据测控应答机的硬件要求，在确定以F P G A 和D S P 为基础的情况下，利用A D C 和D A C 作为数字一模拟信号转换芯片，以及其他各种数字设计技术，设计出一个数字测控应答机的硬件基带系统，作为伪码测距系统验证的主要硬件平台，同时也为将来整个数字测控应答机进行整合提供硬件平台。本文根据再生伪码测距原理，提出测距系统数字化的体系结构，分析伪码发生、码跟踪环路、下行再生转发等功能模块，然后使用F P G A 设计技术在Q u a r t u s l I 编译环境下将各个模块用V e r i l o g H D L 硬件描述语言予以实现。再通过仿真实验、精度实验、长线测距、无线W L A
3、 N 板传输( 注：见本文第五章，P 5 4 ) 等各种不同的实验平台来验证伪码测距系统的功能，实现了伪码从一个平台发出后经过一段距离后被另一个平台的码跟踪环路恢复，通过伪码和码时钟的相位差延时来计算伪码所经过的距离，并使用D S P 技术设计比相电路对码时钟的相位差延时进行精确的计算，以求达到接近真实值的数据。通过在验证平台上的多次实验，证明此测距方案的可行性，为以后的进一步设计提供宝贵参考。关键字：微小卫星、伪码测距、F P G A 、相位差浙江大学硕士学位论文A B S T R A C TS i n c et h ec o n c e p to fm i c r o s a t e l
4、l i t ew a sp r o p o s e di nt h e8 0 So f2 0c e n t u r i e s ，i t st e c h n i q u e sh a v em a d eg r e a tp r o c e s s si nr e c e n ty e a r s ，t h ed e v e l o p m e n to ft h em i c r o s a t e l l i t ei sas i g n i f i c a n tt r e n di nt h ea e r o s p a c ea r e a T h ef e a t u r eo
5、fm i c r o s a t e l l i t ei n c l u d e sl i g h tw e i g h t ，g o o dp e r f o r m a n c e ，s h o r td e v e l o p m e n tc y c l ea n dl o wc o s t A sa ni m p o r t a n tp a r to fm i c r o s a t e l l i t e ，t h eT T & CT r a n s p o n d e rs y s t e ms h o u l dh a v et h ef e a t u r eo fs i
6、 m p l ec o n f i g u r e a t i o n ，l i g h tw e i g h t ，l o n gw o r k i n gt i m ea n dh i g hr e l i a b i l i t y I nt h i st h e s i s ，t h em e t h o d so fD i g i t a lP s e u d oR a n g i n gS y s t e mi nt h eT T & CT r a n s p o n d e rw i l lb es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e da
7、n dv a l i d a t e de x p e r i m e n t a l l y T h i st h e s i sf o c u s e do nt h ed e s i g no fD i g i t a lP s e u d oR a n g i n gS y s t e ma n dT T & CT r a n s p o n d e rb a s e b a n dh a r d w a r ef l a t f o r ma n di t sv e r i f i c a t i o ne x p e r i m e n t s T h ea r c h i t e
8、 c t u r eo ft h eh a r d w a r ep l a t f o r mc o n s i s t so fD S P ,F P G A ，A D C ，D A Ca n de t c A c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fr e g e n e r a t i v ep s e u d oc o d er a n g i n g ，t h i st h e s i sc o n s t r u c t sad i g i t a lp s e u d or a n g i n gs y s t e mf f a m e w o
9、r ka n dd e s i g n sc o d e g e n e r a t i o n ，D T T T , d o w n l i n k - t r a n s m i t t i n gm o d u l e A n da l lo fm o d u l ew i l lb ei m p l e m e n t e dw i t hV e r i l o g H D L ，s i m u l a t e da n dv e r i f i e di nQ u a r t u s l Id e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t T h
10、ef u n c t i o ni sv e r i f i e db ys i m u l a t i o n ，p r e c i s i o ne x p e r i m e n t ，l o n g - d i s t a n c ee x p e r i m e n ta n dW L A NI I I浙江大学硕士学位论文w i r e l e s se x p e r i m e n t T h ep r o c e d u r ei st h a tt h ec o d e - g e n e r a t i o nm o d u l eg e n e r a t e sp s
11、e u d oc o d es e q u e n c e ，t h e ni ti ss e n tt oD T T L A n dD T T Lr e c o v e r st h ep s e u d oc o d e sa n dt h ec o r r e s p o n d i n gc l o c kc o d e ，a n dr e g e n e r a t e sp s e u d oc o d es e q u e n c e L a s t l yi ti st r a n s m i t t e dt ot h er e c e i v e rB e s i d e
12、st h et e c h n i q u eo f D S P , m e a s u r e st h eP h a s eC o n t r a s to f t h eo r i g i n a ls i g n a la n dt h er e b i r t h e ds i g n a lt og e tt h er e a l i t yd a t a F i n a l l y , ap r o j e c to fD i g i t a lP s e u d oR a n g i n gS y s t e mf o r t h ep i c o s a t e l l i
13、t ei sd e s i g n e da n dv e r i f i e do nt h ee x p e r i m e n t a lp l a t f o r m ，w h i c hi ss p e c i a l l yd e s i g n e d K e yw o r d s ：M i c r o - s a t e l l i t e ，P s e u d oR a n g i n g ，F P G A ，P h a s eC o n t r a s tI V浙江人学硕士学位论文第一章绪论1 1 微小卫星发展概况及其对测控应答机的需求嘲编队飞行微小卫星是由多颗微小卫星构成
14、并保持定的队形在轨道上飞行，通过互相协同工作来完成复杂航天任务。编队飞行微小卫星作为当今卫星发展的重要方向已引起国际上的很大关注。例如美国国防部和N A S A 在1 9 9 8 年启动了大学纳卫星计划，1 0 所大学提出的5 颗纳型卫星编队飞行计划；美国空军提出“ 2 1 世纪技术星”( T e c h S a t - 2 1 ) 发展计划，利用三维编队飞行的若干颗小卫星协同工作构成低成本、高可靠、多任务平台以及具有扩充能力的“虚拟卫星”，实现分布式星载微波雷达：其他国际上的编队卫星计划还有C l o u d s a t ，C a r t w h e e l ，S A R L u p e ，
15、T e r r a S a t ，L I S I A ，D A R W I N 以及已经成功实施的E O I 与L a n d S a t 一7 编队飞行。多卫星测控方法及星间相对位置测定是发展编队飞行微小卫星的前提条件之一。目前国内外对这一问题已提出了几种解决方案，例如：( 1 ) 利用中继卫星系统( T D R S S ) 。但由于其在3 6 0 0 0 公里的地球同步轨道上，对用户卫星发射功率与天线对准等方面有较高要求，这些要求对微小卫星来说是有一定困难的。另外T D R S S 也难以应付数量大的卫星编队。( 2 ) 利用G P S 实现各卫星的自主定位。从技术上讲，这是一种比较好的编
16、队飞行微小卫星群测定轨方案，测控精度可以做得比较高，设备实现上也没有太多的困难。但对军事应用来说，由于我国还没有形成完整的G P S 系统，需要依赖国外的系统，因此单独采用这种方案会有相当大的风险。( 3 ) 建立专门的多目标测控地面网。这种方案对于微小卫星群的测控管理存在一定的局限性，仍然不能满足大量微小卫星在轨运行的测控需求。卫星群的自主控制结构基本上可分为集中式和分布式两种。集中式结构由群内的其中一颗星完成对所有卫星的控制，易于实现，但风险较大。在分布式控制结构下，每颗卫星的状态对群内的所有星均是广播式的，性能最稳定，但实现上的难度和费用大。这两种结构如图1 1 所示。采用本文所提出软件无线电多功能测控应答机后，就可实现第三种结构，即可重构的集中式结构。即编队中每一颗浙江大学硕士学位论文卫星携带的测控应答机均与主卫星的功能相同，既可实现星间测控应答，又可实现对地测控应答。从而保证在主卫星出现故障或受到攻击时，地面站可指定另外任意一颗卫星替换作为主卫星，保证系统正常运行。图1 ，1 编队卫星的自主控制结构1 2 测距应
