弹载组网波形关键技术研究与验证

作     者：余旭 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：利强

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：弹载数据链 直接序列扩频 多普勒分离 码分序列叠加 

摘      要：为了使导弹在大范围内具备回传侦查数据的能力,需要在导弹上加装通信数据链并进行导弹与地面、导弹与导弹间的组网。导弹最远通信距离100km,飞行最大速度5马赫,最大加速度12g。多普勒频率偏移最大可达±11kHz,多普勒变化率666Hz/s。在导弹上加载通信系统,需要解决高动态特性带来的大多普勒频率偏移和多普勒频率变化率问题;同时需要考虑实际场景中,通信距离远和弹上功率受限的矛盾;论文主要对弹载组网的波形进行设计、开发和实现。论文主要工作如下:第一,针对实际场景下最大±11kHz载波频率偏移,设计详细可行捕获方案。时间同步相关峰会随着频率偏移的增加而下降,导致捕获性能恶化;采取对多普勒频率偏移进行3通道分离的方法,结合3个通道的相关峰结果,采用自适应门限进行判决;仿真结果显示E N(28)5dB时,捕获成功概率大于90%;利用根升余弦滤波器对数据的内插,使时间精同步达到1/10码片精度,满足设计指标;第二,早迟的频率同步方式和信道估计进行联合设计。采用导频序列叠加的信道估计方式,使链路性能恶化2dB;但该方式可以节省弹上功率,同时使链路在没有频率同步处理时能对抗±3kHz频率偏移;早迟序列的频率同步方法,对接收到的数据进行粗频率同步补偿;仿真结果显示,设计链路可抗±13kHz频率偏移;信号频率同步后,采用双通道分离数据和导频,通过均衡消除信道对信号的影响;第三,根据仿真测试结果,完成链路的硬件实现和测试验证。对数据处理流程进行实现并进行板级验证,然后模拟弹载场景进行测试;在板内回环、桌面无线拉距场景下,测试时间同步、频率同步、捕获性能等关键参数;板上测试中,时间同步捕获性能比仿真差约1dB;误码率测试比仿真性能差约1dB,链路的实现和仿真结果基本一致,达到性能要求。论文工作为弹载数据链波形的设计和实现技术提供了方案支撑,研究成果已经得到工程验证,对弹载数据链波形设计与实现具有参考借鉴意义