劉曉敏 閆金棟 劉鶴

(北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

直接序列擴(kuò)頻/跳頻(direct sequence spread spectrum/frequency hopping，DS/FH)混合擴(kuò)頻體制以其保密性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)和抗截獲能力強(qiáng)等顯著特點(diǎn)，在衛(wèi)星測(cè)控領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用[1-2]。DS/FH測(cè)控信號(hào)具有載波跳變、多普勒頻率跳變、載波初始相位不連續(xù)等特點(diǎn)，信號(hào)捕獲同步方式與常規(guī)測(cè)控系統(tǒng)有很大不同[3-4]；同時(shí)，航天測(cè)控系統(tǒng)中收發(fā)信機(jī)之間存在高動(dòng)態(tài)以及較大的通信時(shí)延，且信號(hào)捕獲受到空間衰落、電離層色散及各種干擾的影響均比單一擴(kuò)頻信號(hào)復(fù)雜。由于這些特殊問題的存在，其地面測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也較常規(guī)測(cè)控系統(tǒng)復(fù)雜，難度大大增加。

目前，國(guó)外的軍用DS/FH技術(shù)主要應(yīng)用于全球定位系統(tǒng)(GPS)和保密通信、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)(JTIDS)等多種系統(tǒng)中，但因領(lǐng)域的特殊性，有關(guān)其測(cè)試的相關(guān)公開性資料目前沒有查詢到，所以對(duì)其測(cè)試方法和細(xì)節(jié)無法了解。而國(guó)內(nèi)DS/FH體制在航天測(cè)控領(lǐng)域正處于初始應(yīng)用階段，關(guān)于衛(wèi)星DS/FH測(cè)控系統(tǒng)綜合性能的評(píng)價(jià)與測(cè)試，還沒有一個(gè)通用的測(cè)試平臺(tái)，也沒有準(zhǔn)確、統(tǒng)一的測(cè)試方法。

本文針對(duì)衛(wèi)星DS/FH測(cè)控系統(tǒng)工作特點(diǎn)和測(cè)試技術(shù)難點(diǎn)，提出了一種衛(wèi)星DS/FH測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試方法，并設(shè)計(jì)了通用的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，解決了衛(wèi)星DS/FH測(cè)控系統(tǒng)捕獲性能、動(dòng)態(tài)性能及抗干擾性能測(cè)試的難題，并大幅提升了測(cè)試效率。

1 測(cè)試方法設(shè)計(jì)

DS/FH測(cè)控系統(tǒng)在帶來優(yōu)良性能的同時(shí)，也導(dǎo)致其系統(tǒng)測(cè)試復(fù)雜化，主要表現(xiàn)在：

(1)DS/FH測(cè)控系統(tǒng)同步方式與傳統(tǒng)的直接搜索同步方式不同，它一般需要借助時(shí)間作為輔助信息完成同步；同時(shí)，DS/FH測(cè)控系統(tǒng)星地傳輸距離遠(yuǎn)、時(shí)間不確定度范圍大。如何根據(jù)衛(wèi)星同步策略，并模擬星地時(shí)間偏差全面考核系統(tǒng)的捕獲性能是地面測(cè)試的難點(diǎn)之一。

(2)由于DS/FH信號(hào)載波頻率持續(xù)跳變，其信號(hào)捕獲、跟蹤受到多普勒、空間衰落及電離層影響均比單一擴(kuò)頻信號(hào)復(fù)雜；地面測(cè)試時(shí)須模擬在星地之間射頻鏈路中的主要傳輸現(xiàn)象，包括空間信道傳輸時(shí)延、空間信道衰減、射頻多普勒頻率、信噪比、電離層色散等特性的模擬，為地面測(cè)試提供真實(shí)飛行引起的信號(hào)多普勒和時(shí)間延遲變化。

(3)DS/FH測(cè)控系統(tǒng)面臨的干擾形式復(fù)雜，包括單頻干擾、窄帶干擾、寬帶干擾、脈沖干擾及轉(zhuǎn)發(fā)干擾等多種強(qiáng)干擾信號(hào)，干信比一般可達(dá)100 dB以上[5-6]，地面測(cè)試需模擬產(chǎn)生各類不同形式的強(qiáng)干擾信號(hào)。

因此，地面測(cè)試時(shí)需要充分考慮以上工作特點(diǎn)和測(cè)試難點(diǎn)，全面考核DS/FH測(cè)控系統(tǒng)的綜合性能。本文設(shè)計(jì)的方法將上述分析的星地時(shí)間不確定度、動(dòng)態(tài)、空間衰落、電離層色散及干擾作為測(cè)試條件，在不同測(cè)試條件下考核DS/FH測(cè)控系統(tǒng)的捕獲性能、測(cè)量性能及傳輸性能，具體技術(shù)指標(biāo)包括捕獲時(shí)間、捕獲概率、測(cè)距精度和準(zhǔn)確度、測(cè)速精度和準(zhǔn)確度、遙測(cè)誤碼率和遙控誤指令率等，測(cè)試原理如圖1所示。

圖1 DS/FH測(cè)控系統(tǒng)測(cè)試原理圖

作為一個(gè)復(fù)雜的測(cè)控系統(tǒng)，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。因此，衡量測(cè)控系統(tǒng)能夠正常工作的基本條件是需要同時(shí)滿足各項(xiàng)最低性能指標(biāo)，當(dāng)其中某一項(xiàng)指標(biāo)超出范圍時(shí)，則認(rèn)為系統(tǒng)不滿足性能指標(biāo)要求。測(cè)試時(shí)，地面疊加不同的測(cè)試條件，在系統(tǒng)的最低性能指標(biāo)全部滿足要求的前提下，綜合考核DS/FH測(cè)控系統(tǒng)的捕獲性能、動(dòng)態(tài)性能及抗干擾性能。

捕獲性能測(cè)試時(shí)，地面模擬星地時(shí)間不確定度、多普勒變化、上行功率變化及電離層電子濃度，調(diào)整各測(cè)試條件參數(shù)范圍，進(jìn)行捕獲時(shí)間、捕獲概率測(cè)試。最終測(cè)試得到滿足捕獲時(shí)間、捕獲概率技術(shù)指標(biāo)要求的最大星地時(shí)間不確定度，最大多普勒范圍、多普勒變化率、最大電離層電子濃度即為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，最小功率電平則為系統(tǒng)的捕獲門限。

抗干擾性能測(cè)試時(shí)，地面模擬產(chǎn)生寬帶、窄帶、脈沖、轉(zhuǎn)發(fā)等干擾，同時(shí)模擬星地時(shí)間不確定度、多普勒變化、上行功率變化及電離層電子濃度，調(diào)整干擾類型、干信比及各測(cè)試條件參數(shù)范圍，在系統(tǒng)捕獲時(shí)間、捕獲概率、測(cè)距、測(cè)速、遙控誤指令率、遙測(cè)誤碼率均滿足指標(biāo)要求時(shí)的最大信干比即為系統(tǒng)的抗干擾能力(即干擾抑制度)，最小功率電平則為系統(tǒng)的抗干擾門限。

2 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)以上設(shè)計(jì)的測(cè)試方法，同時(shí)以提升設(shè)備通用性、降低成本、提高測(cè)試效率為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種基于軟件無線電和通用儀器的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，如圖2所示。該系統(tǒng)以DS/FH基帶設(shè)備為核心，完成DS/FH測(cè)控信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)、捕獲、跟蹤和測(cè)距、測(cè)速等各種功能，并完成星地時(shí)間不確定度模擬。采用寬帶信道模擬器和寬帶綜合干擾源用于搭建星地測(cè)控鏈路模擬測(cè)試環(huán)境，模擬鏈路傳輸時(shí)延、功率衰減、多普勒變化、電離層色散及干擾等動(dòng)態(tài)信息。改變信道模擬器和綜合干擾源的參數(shù)設(shè)置，使測(cè)控信號(hào)疊加時(shí)延、多普勒、干擾等動(dòng)態(tài)信息，這樣等效于衛(wèi)星相對(duì)地面站運(yùn)動(dòng)和各種空間干擾，完成信號(hào)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試和抗干擾測(cè)試。同時(shí)，為滿足大規(guī)模的自動(dòng)化快速測(cè)試需求，利用射頻開關(guān)矩陣來實(shí)現(xiàn)地面測(cè)試系統(tǒng)各種工作模式的自動(dòng)切換,并采用快速可重構(gòu)的自動(dòng)化測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)所有功能和性能指標(biāo)的自動(dòng)化測(cè)試。

注：RF為射頻。圖2 DS/FH自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of DS/FH automated test system

另外，程控衰減器用于上、下行射頻信號(hào)和干擾信號(hào)的功率衰減和控制，以滿足上、下行鏈路動(dòng)態(tài)范圍和干信比要求；時(shí)頻單元主要用于提供內(nèi)部時(shí)間碼(IRIG-B碼)和10 MHz頻率源，為系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間信號(hào)和頻率參考；校零轉(zhuǎn)發(fā)器用于完成測(cè)試前的系統(tǒng)自檢和距離零值自校；中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)則通過網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)系統(tǒng)各單機(jī)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)視、控制和管理，并與自動(dòng)化測(cè)試軟件通信，支持系統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試。

2.2 核心設(shè)備設(shè)計(jì)

2.2.1 DS/FH基帶設(shè)備

DS/FH基帶設(shè)備采用先進(jìn)的軟件無線電技術(shù)，集射頻信號(hào)收發(fā)、DS/FH偽碼產(chǎn)生、中頻接收、上行調(diào)制、測(cè)距、測(cè)速、測(cè)時(shí)差、遙測(cè)、遙控和小環(huán)接收比對(duì)等多種功能于一體，通過配置大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)電路和高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的程序設(shè)計(jì)，并與應(yīng)用軟件相配合，實(shí)現(xiàn)DS/FH信號(hào)的遙測(cè)、遙控、測(cè)距、測(cè)速等各種功能。

設(shè)備采用緊湊型外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)(CPCI)總線式架構(gòu)，完成上行信號(hào)發(fā)送和下行信號(hào)接收處理功能，上、下行射頻信號(hào)均由變頻板完成射頻與中頻之間的轉(zhuǎn)換，上行信號(hào)中頻調(diào)制器主要包含上行傳輸幀組幀及信道編碼單元、直擴(kuò)調(diào)制單元和跳擴(kuò)調(diào)制單元等；下行信號(hào)中頻接收機(jī)主要包含干擾抑制、捕獲單元、跟蹤單元、測(cè)量計(jì)算單元、下行信道譯碼單元和數(shù)據(jù)同步分發(fā)單元等組成，其原理組成如圖3所示。

圖3 DS/FH基帶設(shè)備工作原理圖Fig.3 Working principle of DS/FH baseband device

為獲得DS/FH測(cè)量性能及抗干擾性能，DS/FH體制采用復(fù)合長(zhǎng)周期序列和無周期特性的混沌碼，傳統(tǒng)的直接搜索同步方式難以建立鏈路同步，因此，采用擴(kuò)跳短碼引導(dǎo)擴(kuò)跳長(zhǎng)碼方式實(shí)現(xiàn)DS/FH信號(hào)的快速捕獲，即利用擴(kuò)跳短碼攜帶時(shí)間信息作為同步輔助信息，利用星地時(shí)間同步實(shí)現(xiàn)星地?cái)U(kuò)跳長(zhǎng)碼信號(hào)的快速同步。同時(shí)，為測(cè)試DS/FH測(cè)控系統(tǒng)星地時(shí)間不確定度指標(biāo)，DS/FH基帶設(shè)備設(shè)計(jì)了上注時(shí)間偏移功能，通過將地面長(zhǎng)碼與短碼注入時(shí)間設(shè)置固定偏移量，滿足星地時(shí)間偏移設(shè)置要求，DS/FH基帶設(shè)備具體上行數(shù)據(jù)與偽碼直擴(kuò)調(diào)制流程如圖4所示。

圖4 上行數(shù)據(jù)與偽碼直擴(kuò)調(diào)制流程Fig.4 Modulation process of uplink data and pseudo-code

由圖4可知，在偽碼支路，由于設(shè)備內(nèi)部取碼模塊從碼服務(wù)器中取碼有一定的延時(shí)，所以發(fā)送給碼服務(wù)器的“取碼指令”中的取碼時(shí)間統(tǒng)一設(shè)計(jì)為：T1+t，碼服務(wù)器據(jù)此產(chǎn)生的偽碼對(duì)應(yīng)的時(shí)間為T1+t，且程序設(shè)置為在T=T1+t時(shí)刻驅(qū)動(dòng)偽碼碼鐘，獲取直擴(kuò)長(zhǎng)碼。故在T=T1+t時(shí)刻，輸出的直擴(kuò)長(zhǎng)碼與當(dāng)前時(shí)刻是對(duì)應(yīng)的。在數(shù)據(jù)支路，在T=T1+t時(shí)刻，將當(dāng)前時(shí)間T與上注時(shí)間偏移量τ相加得到上注時(shí)間，將其填充到數(shù)據(jù)幀中得到上行數(shù)據(jù)幀。故在T=T1+t時(shí)刻，上行數(shù)據(jù)幀中上注時(shí)間字段填充的內(nèi)容為T1+t+τ。所以，上行長(zhǎng)碼對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為T時(shí)，上行數(shù)據(jù)幀中的注入時(shí)間為T+τ，當(dāng)τ=0時(shí)，兩者是嚴(yán)格對(duì)齊的。

2.2.2 寬帶信道模擬器

關(guān)于衛(wèi)星信道模擬器，目前國(guó)外已有少數(shù)商用產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的一些科研機(jī)構(gòu)也對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究，但這些信道模擬器帶寬較窄，適用頻帶范圍小，無法對(duì)寬帶的DS/FH測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行模擬，且模擬器組成復(fù)雜，成本較高[7]。本文設(shè)計(jì)的寬帶信道模擬器采用軟件無線電架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，使得模擬器功能更加靈活，可以根據(jù)工作頻率、有效全向輻射功率(EIRP)、航天器的軌道或按預(yù)先設(shè)定曲線，模擬空間傳輸中各種變化信息，包括距離、多普勒、電平、信噪比和電離層色散等變化情況；航天器軌道數(shù)據(jù)采用彈道格式，可以通過網(wǎng)絡(luò)接口遠(yuǎn)程注入軌道數(shù)據(jù)，或通過文件方式導(dǎo)入。

設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)CPCI總線式架構(gòu)，所有硬件板卡均通過CPCI總線互聯(lián)，包括一塊高性能頻率基準(zhǔn)及上下變頻一體板、一塊中頻信道板、一塊高精度寬帶信道模擬平臺(tái)、一塊時(shí)碼轉(zhuǎn)接板、一塊計(jì)算機(jī)主板和一塊計(jì)算機(jī)后I/O傳輸板，如圖5所示。

信道模擬器按照功能劃分主要由變頻單元、中頻信道單元、基帶信號(hào)處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和接口單元組成，如圖6所示。變頻單元完成中頻與射頻之間的頻率轉(zhuǎn)換；中頻信道單元主要完成中頻信號(hào)濾波和增益控制；基帶信號(hào)處理單元完成信號(hào)的模數(shù)采樣、距離延遲、多普勒頻移、噪聲調(diào)制、幅度均衡及數(shù)模變換和信息交互；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元完成對(duì)前端接口模塊采集的高速數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)功能，采用大規(guī)模第三代雙倍數(shù)據(jù)率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DDR3)模組實(shí)現(xiàn)，具有高帶寬、高容量、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)等特點(diǎn)，能夠完成系統(tǒng)所需的時(shí)延模擬要求；接口單元完成與上位機(jī)軟件的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)各功能模塊參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)視。

圖5 寬帶信道模擬器硬件組成原理圖Fig.5 Hardware components of broadband channel simulator

圖6 信道模擬器功能組成圖Fig.6 Composition of broadband channel simulator

2.2.3 干擾信號(hào)生成

本系統(tǒng)采用商業(yè)化的通用儀器寬帶干擾信號(hào)源(如美國(guó)Keysight公司的N5172B-506等)實(shí)現(xiàn)輸出單頻、窄帶、寬帶及脈沖干擾等多種場(chǎng)景的干擾形式。寬帶綜合干擾源可通過中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，生成任意要求的干擾信號(hào)，滿足測(cè)試需求的變更和擴(kuò)展。干擾信號(hào)直接射頻輸出給衛(wèi)星DS/FH測(cè)控系統(tǒng)，最高干信比滿足100 dB以上要求。

轉(zhuǎn)發(fā)干擾主要通過DS/FH基帶設(shè)備產(chǎn)生，通過將上行射頻信號(hào)增加固定時(shí)延，可輸出一路轉(zhuǎn)發(fā)干擾信號(hào)，信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)干擾通過各自通道的衰減器進(jìn)行功率控制，滿足抗轉(zhuǎn)發(fā)干擾測(cè)試需求。

2.3 自動(dòng)化測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)化測(cè)試軟件與系統(tǒng)中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信，通過中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)各單機(jī)進(jìn)行程控，完成自動(dòng)化功能和性能測(cè)試、數(shù)據(jù)處理和事后分析。

本系統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試軟件克服了傳統(tǒng)測(cè)試軟件通用化不足的弊端[8]，采用可擴(kuò)展和快速可重構(gòu)的思想，實(shí)現(xiàn)測(cè)試執(zhí)行環(huán)境與測(cè)試用例設(shè)計(jì)環(huán)境的分離，所有測(cè)試設(shè)備的接口通訊功能進(jìn)行通用化封裝，提煉出測(cè)試設(shè)備的控制命令表和狀態(tài)參數(shù)表，形成測(cè)試插件庫(kù)，測(cè)試人員根據(jù)具體測(cè)試任務(wù)和測(cè)試要求調(diào)用測(cè)試插件即可自主開發(fā)各性能指標(biāo)的測(cè)試用例，隨時(shí)適應(yīng)變化的測(cè)試需求。自動(dòng)化測(cè)試軟件工作原理如圖7所示。其中，測(cè)試用例設(shè)計(jì)環(huán)境主要完成測(cè)試設(shè)備的管理和調(diào)配、測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試用例的設(shè)計(jì)和管理，測(cè)試人員根據(jù)不同項(xiàng)目的測(cè)試需求通過拖放插件節(jié)點(diǎn)的方式即可任意組裝測(cè)試序列，并形成測(cè)試序列庫(kù)，完成測(cè)試用例的統(tǒng)一管理。測(cè)試用例執(zhí)行環(huán)境完成測(cè)試計(jì)劃的管理、測(cè)試用例的執(zhí)行、測(cè)試數(shù)據(jù)分析、管理、入庫(kù)及測(cè)試報(bào)告生成。測(cè)試資源庫(kù)則對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的測(cè)試資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)資源的標(biāo)識(shí)、類型、型號(hào)、驅(qū)動(dòng)程序版本等屬性進(jìn)行修改和維護(hù)。

圖7 自動(dòng)化測(cè)試軟件工作原理圖Fig.7 Working principle of automated test software

3 測(cè)試驗(yàn)證與分析

DS/FH測(cè)控系統(tǒng)地面測(cè)試時(shí)，通過自動(dòng)化測(cè)試軟件控制DS/FH基帶設(shè)備、寬帶信道模擬器、寬帶綜合干擾源等設(shè)備完成星地時(shí)間不確定度、多普勒、信號(hào)功率、電離層電子濃度及干擾等各測(cè)試條件的參數(shù)設(shè)置，即可完成任意不同測(cè)試條件組合下的捕獲、抗干擾等性能測(cè)試。

以抗干擾性能測(cè)試為例介紹測(cè)試系統(tǒng)工作流程及自動(dòng)化用例執(zhí)行流程，如圖8所示。測(cè)試時(shí)，首先進(jìn)行初始參數(shù)配置，具體包括衛(wèi)星型號(hào)、測(cè)試階段、參數(shù)代號(hào)、參數(shù)賦值等；對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行初始化；然后通過控制各設(shè)備參數(shù)改變，完成不同測(cè)試條件下的抗干擾能力測(cè)試；待測(cè)試完畢后將測(cè)試數(shù)據(jù)入庫(kù)，并輸出測(cè)試報(bào)告；最后復(fù)位地面設(shè)備。當(dāng)測(cè)試需求變化時(shí)，測(cè)試用例可根據(jù)測(cè)試條件變化改變相應(yīng)設(shè)備參數(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試用例的可擴(kuò)展和快速重構(gòu)，而無須重新設(shè)計(jì)測(cè)試用例。

該DS/FH自動(dòng)化測(cè)試方法已經(jīng)過某衛(wèi)星整星各階段測(cè)試驗(yàn)證。經(jīng)驗(yàn)證，該測(cè)試方法實(shí)際驗(yàn)證的技術(shù)指標(biāo)覆蓋了衛(wèi)星DS/FH測(cè)控系統(tǒng)基本性能檢查的所有技術(shù)指標(biāo)，測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足測(cè)試要求。實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果如表1所示。

同時(shí)，該自動(dòng)化測(cè)試方法在通用性、可重構(gòu)性及提升測(cè)試效率方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，見表2。利用該方法，測(cè)試設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理時(shí)間大大減少，測(cè)試實(shí)施時(shí)間縮短40%，大幅提升了測(cè)試效率。

數(shù)字混頻器包括數(shù)字乘法器和NCO。NCO產(chǎn)生目標(biāo)頻率的正交正余弦本振信號(hào),將此正余弦信號(hào)和AD采樣后的中頻信號(hào)相乘達(dá)到混頻的目的,將中頻信號(hào)搬移到零頻?？梢酝ㄟ^查找表法和坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算法(CORDIC)實(shí)現(xiàn)數(shù)控振蕩器。由于基于ROM查找表法會(huì)消耗一部分存儲(chǔ)資源,而利用CORDIC矢量旋轉(zhuǎn)迭代的方法,通過移位和迭代運(yùn)算產(chǎn)生一組嚴(yán)格正交、穩(wěn)定、頻率可控的正余弦信號(hào),很好的解決了查找表法消耗存儲(chǔ)器資源的問題。圖8為基于坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算法的數(shù)字混頻器FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),包括頻率控制單元、相位累加器單元以及CORDIC流水線型電路。

注：N為干擾，S為信號(hào)。圖8 抗干擾測(cè)試流程圖Fig.8 Testing flow of anti-jamming performance

DS/FH測(cè)控系統(tǒng)基本性能實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)驗(yàn)證結(jié)果捕獲性能捕獲時(shí)間具備捕獲時(shí)間統(tǒng)計(jì)功能滿足測(cè)試要求捕獲概率具備捕獲概率統(tǒng)計(jì)功能滿足測(cè)試要求捕獲門限/dBm最小輸出功率-130滿足測(cè)試要求動(dòng)態(tài)性能星地時(shí)間不確定度/ms±30滿足測(cè)試要求多普勒頻率范圍/kHz±70滿足測(cè)試要求多普勒變化率/(kHz/s)±3滿足測(cè)試要求電離層電子濃度0～1000TEC滿足測(cè)試要求抗干擾性能干擾類型寬帶、窄帶、脈沖、轉(zhuǎn)發(fā)干擾滿足測(cè)試要求干擾門限/dBm最小輸出功率-130滿足測(cè)試要求干擾抑制度(干信比)/dB>100滿足測(cè)試要求測(cè)量性能測(cè)距精度/m≤1滿足測(cè)試要求測(cè)速精度/(cm/s)≤1滿足測(cè)試要求傳輸性能遙控誤指令率具備誤指令率統(tǒng)計(jì)功能滿足測(cè)試要求遙測(cè)誤碼率具備誤碼率統(tǒng)計(jì)功能滿足測(cè)試要求

表2 驗(yàn)證結(jié)果比對(duì)

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種衛(wèi)星DS/FH測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試方法，并設(shè)計(jì)了一種基于軟件無線電和通用儀器的通用自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。采用DS/FH基帶設(shè)備完成DS/FH信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)、捕獲、跟蹤和測(cè)距、測(cè)速功能；寬帶信道模擬器、寬帶綜合干擾源用于搭建天地測(cè)控鏈路模擬測(cè)試環(huán)境，模擬鏈路傳輸時(shí)延、功率衰減、多普勒變化、電離層色散及干擾等動(dòng)態(tài)信息；并采用可重構(gòu)的自動(dòng)化測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)化測(cè)試；該測(cè)試方法可全面、靈活地考核DS/FH測(cè)控系統(tǒng)的綜合性能，解決了衛(wèi)星DS/FH測(cè)控系統(tǒng)捕獲性能、動(dòng)態(tài)性能及抗干擾性能測(cè)試的難題，測(cè)試方法通用性好，可重構(gòu)能力強(qiáng)、測(cè)試效率大幅提升，具有未來推廣應(yīng)用前景。

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