[发明专利]一种适用于扩频体制通信测控系统下的远程高精度测距方法

说明书

技术领域

本发明属于无线数据链领域，涉及一种相关数据链的高精度无线电导航定位方法，尤其是一种扩频体制通信测控系统的远程高精度测距方法。

背景技术

无线通信中，由于信号传输环境复杂多变，需要多种导航定位方法保证系统可靠运行。无线电导航定位作为GPS等卫星定位信号失灵时的一种备用导航模式，应用范围非常广泛，而高精度测距是保障无线电导航定位的必要手段。目前测控系统中测距方法主要有侧音测距及伪码测距。

侧音测距是利用正弦信号经过往返距离所对应的相位变化进行距离测量。其中低侧音保证测距距离，高侧音保证测距精度。但在距离增大时，纯侧音测距系统由于设备复杂、抗干扰能力差等特点，很难实现远距离测量。

如图1所示，伪码测距在扩频体制通信测控系统中虽然具有实现方便、灵活、抗干扰能力强等特点，但由于普通伪码测距的测量距离取决于伪码长度，测距精度受限于时钟速率，因此在要求中远程测距就要求伪码尽可能长，这与通信测控系统要求快速捕获与跟踪形成矛盾；同时测距精度也受限于系统的时钟频率。

因此，如何保证远程通信测控系统的快速捕获与跟踪性能，既不大幅度提高系统复杂度（系统时钟频率提高会提高系统复杂度），又能保证远程距离测量的高精度，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种适用于扩频体制通信测控系统下的远程高精度测距方法，旨在提供一种适用于远程通信测控系统下的高精度测距方法，通过对上一时刻测量值与当前时刻估算值进行滤波运算，最终达到高精度测距的目的。

本发明采用如下的技术方案：

本方法分下述几步进行：

1）采集数据：

接收端机通过AD采样器量化接收扩频信号，通过相关器进行解扩，提取信号作为测距与通信解算模块的输入；

如图3所示，接收端机通过AD采样器量化接收扩频信号，通过相关器进行解扩，把隐没于噪声下的有用信号提取出来，作为测距与通信解算模块的输入。相关器设计过程中，伪随机码越长，捕获时间越长，在码片速率受限的系统中，普通伪码测距实现远程高精度测距所带来的时间开销和系统复杂度是不可忍受的。因此，普通的伪码测距方法测量距离受限于伪码长度，测距精度受限于码片速率与系统时钟。

2）分析数据：

对被测量对象的运动建立动态模型，并将最优估计方法应用于动态模型，对测距误差进行滤波估计处理；

分析上述运算过程，我们发现系统的同步误差与测距误差是该方法的关键量，远程高精度测距的过程即是减少这两个量的过程；由此，我们可以创造性地应用扩频吗同步+卡尔曼滤波的方法，也即对被测量对象的运动建立动态模型，并将最优估计方法应用于动态模型，对测距误差进行滤波估计处理，就可以有效减小误差，提高测距精度；

3）建立模型：

以测量者为基准点，被测对象与测量者之间的距离作为被测对象在坐标系中的坐标值，建立系统模型；

伪码测距方法的测量值是基于实时测量的测距值，即某一时刻被测对象与测量者之间的距离变化情况；故此可以等效建立一维坐标系，即以测量者为基准点，被测对象与测量者之间的距离为被测对象在该坐标系中的坐标值，状态方程为：