一種分布式同步脈衝的產生方法
2023-10-08 15:40:29 1
一種分布式同步脈衝的產生方法
【專利摘要】本發明涉及一種分布式同步脈衝的產生方法，屬於電子通信和雷達【技術領域】。本發明的方法簡單靈活，便於調整；對於一個100M系統時鐘，相位調整時間短，且不會佔用太多FPGA資源。
【專利說明】一種分布式同步脈衝的產生方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種分布式同步脈衝的產生方法，屬於電子通信和雷達【技術領域】。
【背景技術】
[0002]雷達在現代和未來的電子戰中起著不可替代的作用，但是原有的收發一體的單基地雷達面臨著四種威脅:電子幹擾、超低空突防、隱身武器、反輻射飛彈等。與之相比，雙基或多基地雷達系統改變了傳統單基地系統中發射站T和接收站R位置相同的工作方式，將T站和R站分置，具有較強的生存能力和較高的探測功能，從而引起了人們的重視，並進一步得到快速發展和廣泛應用。然而這其中重要的一個技術問題就是收發站時間同步問題，雷達要依據接收的回波相對於發射信號的時延來測量目標距離，因此收發站之間必須保持嚴格的時間同步，產生同步測距脈衝。本發明就可以解決收發站產生高精確同步脈衝的問題。
[0003]目前，擴頻技術發展迅速並廣泛應用於各種通信系統中，其中，衛星測控系統利用偽隨機碼來測距就是一個重要的應用。在衛星測控系統中，採用各種偽碼測距的實現方法基本上都是一樣的。由地面站偽碼發生器產生一偽隨機碼序列發送至衛星，由衛星接收後轉發到地面站，通過相位比較器對比最初發送的偽隨機碼序列和接收到的偽隨機碼序列的相位，根據相位差來確定延時以至於求得距離。其中測距誤差的一個重要來源就是地面站發送模塊與接收模塊時鐘不同步。本發明可以在一個系統中檢測出收發時鐘偏差，並將這一偏差補償到測距值中，從而提高測距精度。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了克服傳統方式產生同步脈衝的方法大多局限於增添外圍模土夾，FPGA在其中僅起到控制作用，這不僅增加了系統的複雜度，而且在高速時鐘下精度難以做到納秒級以下，本發明提出一種分布式同步脈衝的產生方法。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的。
[0006]本發明的一種分布式同步脈衝的產生方法，主站接收到輔站數據之後首先進行捕獲、測距支路偽碼同步和載波同步處理，測距支路解擴得到解調數據和原始測距信息，依據測距支路解調數據及原始測距信息可進行幀同步及距離計算；輔站接收端首先依據其裝訂的測距支路PN碼進行捕獲、測距支路偽碼同步和載波同步處理，測距支路經過幀同步後得到去相位模糊後的解調數據，同時給出幀起始位置標誌。測距支路輸出解調數據和原始測距信息，解調數據中包含有主站對輔站的測距信息，兩種數據綜合可得到輔站對主站的測距值，輔對主測距值一方面通過測距支路發給主站，一方面用於計算產生同步脈衝延遲時間。步驟為:
[0007]步驟一、主站有兩路數據，一路用於測距，一路用於通信，在經過擴頻、載波調製、上變頻等一系列數據處理後經無線信道到達輔站；
[0008]步驟二、輔站接收端先對信號下變頻，然後利用偽碼捕獲與跟蹤技術將基帶信號解調出來，基帶信號同樣經歷擴頻、載波調製、上變頻等過程將主站發送的測距支路和通信支路信息轉發給主站；
[0009]步驟三、主站接收端在接收到輔站的轉發數據之後同樣要對數據下變頻，利用偽碼捕獲與偽碼跟蹤對信號進行載波清除與偽碼清除，該數據處理過程與輔站接收端的數據處理過程是一樣的；
[0010]步驟四、主站、輔站在成功捕獲與跟蹤之後進入穩定狀態，主站通過測距支路解擴可以得到解調數據和原始測距信息，解調數據中包含有輔站對主站的測距信息，兩種數據綜合可得出主站對輔站的測距信息；
[0011]步驟五、主站在獲得主輔距離之後會將測距值輸出至主站發送端，通過測距支路信息裝訂發送給輔站，用以輔助完成輔站對主站的測距及時間同步；
[0012]步驟六、輔站接收端經過步驟三之後將主輔距離信息與發射脈衝時間信息解調出來，輔站實際需要等待的發射脈衝延遲時間為主站的發射脈衝時間減去由於主輔距離而引入的傳輸時延。輔站發射脈衝時間若為整數個時鐘周期則不需要時鐘調整，否則還需進行以下步驟；
[0013]步驟七、設輔站發射時間為ΛΤ, = MT+Θ，其中T為系統時鐘周期，M為整數，0〈θ〈τ，M個時鐘周期時間可以靠寄存器計數，而不足一個時鐘周期的Θ部分需要調用FPGA的DCM模塊來調整輔站時鐘，DCM輸出為滯後輔站時鐘大約Θ相位的一個移向時鐘；
[0014]步驟八、調整時間要短於寄存器計數時間，這樣每次在移相時鐘的上升沿檢測計數器值是否達到Μ，若是則發射脈衝，否則繼續等待；
[0015]步驟九、主站與輔站的通信過程將一直重複步驟四到步驟八。
[0016]經過上述九個步驟即完成了主輔發射同步脈衝的過程。
[0017]有益效果
[0018]本發明的方法簡單靈活，便於調整；DCM所能調整的最小相位步進為Τ/256，Τ為時鐘周期，對於一個100Μ系統時鐘，脈衝精度可達0.039ns ;相位調整時間短，且不會佔用太多FPGA資源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明中主站接收端信號處理模塊示意圖；
[0020]圖2是本發明中輔站接收端信號處理模塊示意圖；
[0021]圖3是本發明實施例中同步脈衝產生模塊示意圖；
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明和詳細描述。
[0023]實施例
[0024]主站和輔站分別分布在不同的兩個載荷上，兩載荷距離不會超過lKm，且徑向速度在20m/s以內，兩設備採用不同的時鐘源，系統時鐘均為80MHz，主站、輔站採用轉發體制，能利用偽碼延遲鎖定環及載波鎖相環進行精確測距，現要求主站、輔站能每隔IOOms產生精確同步脈衝。
[0025]步驟一:主站、輔站上電工作，主站向輔站傳送信息，輔站在經過偽碼捕獲與偽碼跟蹤之後重新對數據上變頻將其轉發給主站，主站對轉發數據同樣進行偽碼捕獲與跟蹤，這樣雙方進入穩定狀態，可以實現信息的即時收發了。
[0026]步驟二:主站可根據偽碼相位得知兩載荷之間距離，並及時轉發給輔站，主站同時在主站時鐘上升沿開始計時，在IOOms後產生脈衝，由於兩載荷距離短，考慮到光速很大，所以信號的傳輸時延不會太長，因此認為主站在一次發送輔站一次接收過程中距離不發生變化，這樣輔站檢測到距離信息後會在IOOms的基礎上減去由於距離而帶來的傳輸時延。
[0027]假設距離d=500m
[0028]則傳輸時延
【權利要求】
1.一種分布式同步脈衝的產生方法，主站接收到輔站數據之後首先進行捕獲、測距支路偽碼同步和載波同步處理，測距支路解擴得到解調數據和原始測距信息，依據測距支路解調數據及原始測距信息可進行幀同步及距離計算；輔站接收端首先依據其裝訂的測距支路PN碼進行捕獲、測距支路偽碼同步和載波同步處理，測距支路經過幀同步後得到得到去相位模糊後的解調數據，同時給出幀起始位置標誌；測距支路輸出解調數據和原始測距信息，解調數據中包含有主站對輔站的測距信息，兩種數據綜合可得到輔站對主站的測距值，輔對主測距值一方面通過測距支路發給主站，一方面用於計算產生同步脈衝延遲時間；其特徵在於步驟為: 步驟一、主站有兩路數據，一路用於測距，一路用於通信，在經過擴頻、載波調製、上變頻等一系列數據處理後經無線信道到達輔站； 步驟二、輔站接收端先對信號下變頻，然後利用偽碼捕獲與跟蹤技術將基帶信號解調出來，基帶信號同樣經歷擴頻、載波調製、上變頻等過程將主站發送的測距支路和通信支路信息轉發給主站； 步驟三、主站接收端在接收到輔站的轉發數據之後同樣要對數據下變頻，利用偽碼捕獲與偽碼跟蹤對信號進行載波清除與偽碼清除，該數據處理過程與輔站接收端的數據處理過程是一樣的； 步驟四、主站、輔站在成功捕獲與跟蹤之後進入穩定狀態，主站通過測距支路解擴可以得到解調數據和原始測距信息，解調數據中包含有輔站對主站的測距信息，兩種數據綜合可得出主站對輔站的測距信息； 步驟五、主站在獲得主輔距離之後會將測距值輸出至主站發送端，通過測距支路信息裝訂發送給輔站，用以輔助完成輔站對主站的測距及時間同步； 步驟六、輔站接收端經過步驟三之後將主輔距離信息與發射脈衝時間信息解調出來，輔站實際需要等待的發射脈衝延遲時間為主站的發射脈衝時間減去由於主輔距離而引入的傳輸時延；輔站發射脈衝時間若為整數個時鐘周期則不需要時鐘調整，否則還需進行以下步驟； 步驟七、設輔站發射時間為ATr = ΜΤ+Θ，其中T為系統時鐘周期，M為整數，0〈 θ〈T，M個時鐘周期時間可以靠寄存器計數，而不足一個時鐘周期的Θ部分需要調用FPGA的DCM模塊來調整輔站時鐘，DCM輸出為滯後輔站時鐘大約Θ相位的一個移向時鐘； 步驟八、調整時間要短於寄存器計數時間，這樣每次在移相時鐘的上升沿檢測計數器值是否達到M，若是則發射脈衝，否則繼續等待； 步驟九、主站與輔站的通信過程將一直重複步驟四到步驟八； 經過上述九個步驟即完成了主輔發射同步脈衝的過程。
【文檔編號】H04L7/033GK103560873SQ201310597252
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】安建平, 杜昌澔, 韓航程, 梁丹丹 申請人:北京理工大學