用于深空探测的测控上行多码率自适应接收方法及系统与流程

1.本发明涉及数字通信技术领域，具体地，涉及用于深空探测的测控上行多码率自适应接收系统及方法。


背景技术：

2.本发明应用之前，常规在轨卫星通常为一确定的轨道，上行链路不涉及大动态变化，上行接收系统一般使用一种码率或者两种码率，码率的切换可通过地面预先发送遥控指令设置。
3.而深空探测动辄数亿公里的距离，探测器接收到的信号强度变化动态范围大，根据链路及工作模式，在不同阶段设置不同的上行码速率，满足全过程的通信链路需求。
4.专利文献cn107094028a(申请号：201710344630.4)公开了一种自适应码速率遥测设备fm正交调制装置及其方法，包括预滤波模块，预滤波模块获取pcm数据流并对其进行滤波；自适应基带调制模块接收预滤波后数据和pcm数据流的码速率，通过相位累加之后经过dds模块输出i、q正交信号；数字上变频模块对i、q正交信号进行cic内插和上变频，产生调频信号；da芯片将调频信号进行数模转换，然后以无线的形式发射出去。该专利主要设计了一种自适应码速率遥测设备fm正交调制装置及其方法，主要针对发射端的码速率自适应，不涉及射频信号接收的码速率自适应。
5.专利文献cn107040486a(申请号：201710190066.5)公开了一种任意码速率自适应的qpsk解调系统及方法，用于解决现有多档码速率自适应解调系统适应性差以及现有解调方法采样率利用率低的技术问题；系统包括数据采集模块、最佳采样率选择模块、滤波系数生成模块、自适应costas环模块、重采样模块和位同步判决输出模块，数据采集模块和最佳采样率选择模块形成闭环结构；实现方法包括：以最高采样速率采样模拟调制信号得到高速数字信号；估计该高速数字信号的码速率；计算最佳采样频率；以最佳采样频率采样模拟调制信号得到低速数字信号；对该低速数字信号进行数字下变频和低通滤波；对滤波后信号进行整数倍抽取；对抽取后信号进行位同步，最后判决输出得到原始码元。该专利提出了一种任意码速率自适应的qpsk解调系统及方法，其采用最高采样速率采样模拟调制信号得到高速数字信号，估计码速率，此方法浪费了资源，不利于在深空探测器上使用。
6.专利文献cn104469800a(申请号：201410571302.4)公开了适用于微波通信的多速率自适应通信装置，该专利设计了一种适用于微波通信的多速率自适应通信装置，主要适用于地面基站等系统中，不涉及深空通信的使用场景。
7.专利文献cn102801663a(申请号：201210222859.8)公开了一种用于深空探测器的多档码速率估计方法，包括以下步骤：步骤1：对接收的输入信号下变频后分别进行高速率、中速率和低速率的滤波和抽样；步骤2：对步骤1产生的3路信号进行自动增益控制；步骤3：对步骤2输出的3路信号进行缓存，当3路信号达到缓存数据长度时，按照低速率信号优先于中速率信号优先于高速率信号的顺序输出，并转入步骤4；步骤4：对步骤3输入的信号进行速率估计，输出速率估计标志。采用本发明实现了对多档码速率的自适应估计。


技术实现要素：

8.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于深空探测的测控上行多码率自适应接收方法及系统。
9.根据本发明提供的一种用于深空探测的测控上行多码率自适应接收方法，包括：探测器上遥控码速率检测端对多档遥控码速率进行码速率检测，确定遥控码速率和遥控数据的转换时刻，实现不同码速率下遥控数据的自适应调解。
10.优选地，初始进行上行载波跟踪时，码速率信息为未知量，根据多档码速率之间的倍数关系设计预选滤波器组，逐级滤出多路基带数据。
11.优选地，遥控码速率检测端接收多路预选通道输出的基带信号，利用本地已知序列与基带数据进行多次差分相关运算，当有一次相关值不满足门限值，则立即转为下一优先级，不再进行当前档码速率下剩余的相关运算；多次运算有多个相应的相关运算标识，当相关值均大于等于门限，则捕获标识置为1，否则置为0。
12.优选地，利用本地已知序列与基带数据进行3次相关运算，第一次运算参与符号数为64位0101
……
序列，其余两次参与符号数为32位：交替抽出其中奇数值做差分得到32个0000
……
和交替抽出其中偶数值做差分得到32个1000
……
。
13.优选地，根据实际资源和探测器的任务需求，将码速率自适应扩展到预设档码速率以上。
14.根据本发明提供的一种用于深空探测的测控上行多码率自适应接收系统，包括：探测器上遥控码速率检测端可对多档遥控码速率进行检测，确定遥控码速率和遥控数据的转换时刻，实现不同码速率下遥控数据的自适应调解。
15.优选地，初始进行上行载波跟踪时，码速率信息为未知量，根据多档码速率之间的倍数关系设计预选滤波器组，逐级滤出多路基带数据。
16.优选地，遥控码速率检测端接收多路预选通道输出的基带信号，利用本地已知序列与基带数据进行多次相关运算，当有一次相关值不满足门限值，则立即转为下一优先级，不再进行当前档码速率下剩余的相关运算；多次运算有多个相应的相关运算标识，当相关值均大于等于门限，则捕获标识置为1，否则置为0。
17.优选地，利用本地已知序列与基带数据进行3次相关运算，第一次运算参与符号数为64位0101
……
序列，其余两次参与符号数为32位：交替抽出其中奇数值做差分得到32个0000
……
和交替抽出其中偶数值做差分得到32个1000
……
。
18.优选地，根据实际资源和探测器的任务需求，将码速率自适应扩展到预设档码速率以上。
19.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
20.1、本发明可对地面发送的多种不同码率的上行遥控信号进行码速率检测，确定码速率以及数据的切换时刻，实现测控上行多码率的自适应接收。
21.2、本发明设计的测控上行多码速率检测方法可以实时的对星上接收的信号速率进行检测，实现对不同码速率上行遥控信号的自适应接收，适用于深空探测等多码速率上行通信系统中。
22.3、本发明扩展多路数，能够使用到更远的深空探测系统中，适用更多路的码速率自适应检测。
附图说明
23.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
24.图1为上行码速率自适应接收系统示意图。
25.图2为预选滤波通道组成示意图。
26.图3为遥控码率检测模块示意图。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
28.实施例1
29.为了解决深空探测时全过程的上行链路通信需求，本发明设计一种深空测控上行多码率自适应接收方法及系统。
30.根据本发明提供的一种用于深空探测的测控上行多码率自适应接收方法，包括：探测器遥控码速率检测端对多档遥控码速率进行码速率检测，确定遥控码速率和遥控数据的转换时刻，实现不同码速率下遥控数据的自适应调解。
31.具体地，初始进行上行载波跟踪时，码速率信息为未知量，根据四档码速率之间的倍数关系设计预选滤波器组，逐级滤出四路基带数据。
32.具体地，遥控码速率检测端接收4路预选通道输出的基带信号，用本地已知序列与基带数据进行3次相关运算，若有一次相关值不满足门限值，则立即转为下一优先级，不再进行该档码速率下剩余的相关运算，3次运算有三个相应的相关运算标识，若相关值均大于等于门限，则捕获标识置为1，否则置为0。
33.具体地，第一次运算参与符号数为64位“0101
……”
序列，其余两次参与符号数为32位：交替抽出其中奇数值(0值)做差分得到32个0000
……
和交替抽出其中偶数值(1值)做差分得到32个1000
……
。
34.具体地，根据实际资源和探测器的任务需求，将码速率自适应扩展到4档码速率以上。
35.具体地，探测器上遥控码速率检测端可对多档遥控码速率进行检测，确定遥控码速率和遥控数据的转换时刻，实现不同码速率下遥控数据的自适应调解。
36.具体地，根据实际资源和探测器的任务需求，可以将码速率自适应扩展到更多档档码率，适应更远更多模式下的通信系统。
37.根据本发明提供的一种用于深空探测的测控上行多码率自适应接收系统，如图1至3所示，包括：探测器遥控码速率检测端对多档遥控码速率进行码速率检测，确定遥控码速率和遥控数据的转换时刻，实现不同码速率下遥控数据的自适应调解。
38.具体地，初始进行上行载波跟踪时，码速率信息为未知量，根据四档码速率之间的倍数关系设计预选滤波器组，逐级滤出四路基带数据。。
39.具体地，遥控码速率检测端接收4路预选通道输出的基带信号，用本地已知序列与
基带数据进行3次相关运算，若有一次相关值不满足门限值，则立即转为下一优先级，不再进行该档码速率下剩余的相关运算，3次运算有三个相应的相关运算标识，若相关值均大于等于门限，则捕获标识置为1，否则置为0。
40.具体地，第一次运算参与符号数为64位“0101
……”
序列，其余两次参与符号数为32位：交替抽出其中奇数值(0值)做差分得到32个0000
……
和交替抽出其中偶数值(1值)做差分得到32个1000
……
。
41.具体地，根据实际资源和探测器的任务需求，将码速率自适应扩展到4档码速率以上。
42.具体地，探测器上遥控码速率检测端可对多档遥控码速率进行检测，确定遥控码速率和遥控数据的转换时刻，实现不同码速率下遥控数据的自适应调解。
43.具体地，根据实际资源和探测器的任务需求，可以将码速率自适应扩展到更多档档码率，适应更远更多模式下的通信系统。
44.实施例2
45.实施例2是实施例1的优选例
46.以下结合附图1至3，说明本发明的应用。
47.本发明设计的一种深空测控上行多码率自适应接收系统主要实现对多档上行码率的遥控信号进行码速率检测，正确接收上行遥控数据。
48.初始进行载波跟踪时，码速率等先验信息是未知量，对于不同的码速率，采用多路不同参数的预选滤波器逐级滤出四路基带数据。
49.遥控码速率检测端接收4路预选通道输出的基带信号，用本地已知序列与基带数据进行3次相关运算，若有一次相关值不满足门限值，则立即转为下一优先级，不再进行该档码速率下剩余的相关运算，3次运算有三个相应的相关运算标识，若相关值均大于等于门限，则认为码速率检测成功。，得到遥控码速率信息和数据转换时刻。将这些信息送入后面的位同步模块，从而大大加快位同步环路的收敛速度，实现不同码速率下上行遥控数据的正确接收。
50.由上所述，本发明设计了一种深空测控上行多码率自适应接收系统设计方法，可对多种上行码率的遥控信号进行码速率检测，正确接收不同码速率下的上行遥控数据。解决了深空探测数亿公里动态范围内不同阶段、不同模式下的全过程链路通信需求。
51.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
52.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。