[发明专利]一种QPSK扩频卫星动态信号模拟方法

摘要

一种QPSK扩频卫星动态信号模拟方法，该方法有四大步骤步骤一根据外部输入的动态信号初值生成整秒时刻的动态信号；步骤二将整秒时刻的动态信号转换为动态频率控制字；步骤三生成QPSK扩频信号；步骤四发射动态值的反馈调节。该方法将外部输入的动态信号初值转换成载波与伪码多普勒，将电文数据与伪码和载波调制后，经过DA转换器，输出最终的扩频信号，并将发射动态值反馈回校准模块，完成动态的反馈调节，提高动态模拟的准确度。

主权项

一种QPSK扩频卫星动态信号模拟方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：步骤一：根据外部输入的动态信号初值生成整秒时刻的动态信号；主控计算机提供与外界交互平台，用户设定动态延时初值S0，多普勒dop，多普勒一阶变化率dopv与多普勒二阶变化率dopvv；软件将输入的动态值按照如下公式转换为卫星的初始速度v0，初始加速度a0，以及初始加加速度j0；v0=dop*cf,a0=dopv*cf,j0=dopvv*cf]]>其中f为载波频率，c为光速；按照运动学公式计算出卫星在整秒时刻的距离值S，速度v，加速度a以及加加速度j；S=S0+v0*t+12a0*t2+16j0*t3]]>v=v0+a0*t+12j0*t2]]>a＝a0+j0*tj＝j0其中，t取整秒时刻；软件将整秒时刻的距离值，速度，加速度，加加速度与电文数据提前1s下发到DSP中以供后续处理；步骤二：将整秒时刻的动态信号转换为动态频率控制字；为了达到要模拟的动态时延精度，DSP需要将距离时延转换成整数伪码码片与64位小数伪码码片，将距离值除以伪码速率后并向下取整，得到要模拟的整数伪码个数，再将余下的距离值量化成64位的小数伪码码片，完成初始距离的模拟；较大的多普勒变化率会导致跟踪环路失锁，从而无法正常跟踪卫星信号，因此，在模拟多普勒变化的过程中要模拟出连续渐进变化的效果，这就要求DSP要计算出间隔0.1ms的多普勒变化率；计算迭代公式如下式所示：v(n)=v0+a0*t+12j0*t2]]>a(n)＝a0+j0*tv0＝v(10)a0＝a(10)其中n＝1,2,3,…10，t为内插时间间隔；由多普勒计算公式得到载波多普勒：fcarrdop=f*v(n)c]]>由载波频率与伪码频率的关系得到伪码的多普勒变化值fcodedop=fcode*fcarrdopf]]>其中，fcode为伪码频率，f为载波频率；最终得到载波与伪码的频率控制字为Fcarr＝Fcarrbase+fcarrdopFcode＝Fcodebase+fcodedop其中，Fcarrbase为载波基准频率控制字，Fcodebase为伪码基准频率控制字；步骤三：生成QPSK扩频信号DSP将计算得到的频率控制字下发到FPGA，以生成载波与伪码，并将电文数据存储在FIFO中，载波与伪码NCO均采用64位累加器，伪码NCO在整秒时刻置入延时初值，按照动态频率控制字进行累加；在模拟动态时延的过程中，每当64位NCO累加溢出后，整数码片计数加1，但不产生码时钟，当满足动态时延后，NCO累加溢出产生伪码时钟，从而驱动生成伪码；正弦与余弦信号采用查找表的形式生成，载波频率控制字在每一个时钟的控制下进行累加，查找正余弦表生成正余弦信号；最后，将电文数据与伪码相乘再与正余弦载波相乘，之后按照不同的调制功率系数A1、A2相加即完成扩频信号的调制；步骤四：发射动态值的反馈调节系统在长时间测试时，由于量化误差的存在，会导致模拟的动态值与理论值出现累积误差，为保证测距精度，需要对发射的动态值进行反馈调节，该方法采用定时读取发射端的伪码整数与小数码片计数，将其转换成距离值并与理论值进行比对，以发射信号后第1s的发射值为基准，将其与理论值作差得到固定差值，以后每次读取的发射值与理论值的差都与该固定差值进行比对，并将此差值转换成多普勒频率添加到下一次多普勒频率计算中。