板载数字波束形成系统和硬件实现

板载数字波束形成系统和硬件实现

一、星上数字波束形成系统及硬件实现(论文文献综述)

何仕景[1](2021)在《接收多波束相关技术研究与工程实现》文中进行了进一步梳理自20世纪60年代以来,随着人们对远程洲际弹道导弹探测跟踪需求的增加,相控阵天线理论与实践取得了长足的进步,加上数字计算机技术的发展,催生了相控阵雷达。由于数字多波束形成技术具有灵活的波束控制和超低的波束副瓣等特点,使之成为了相控阵雷达技术的一个重点研究方向。随着近代数字信号处理技术的不断提高,数字多波束形成技术在诸多其他领域也有着广泛的应用,如声呐、通信、卫星天线等。本文结合实际相控阵雷达工程项目,对接收多波束形成相关技术进行了研究,其研究工作主要如下:首先,介绍了阵列天线的基本原理与三种天线模型,重点分析了均匀线阵的基本特性和天线方向图,并以均匀线阵为基础介绍了波束形成相关原理与数字多波束形成方法。然后,分别介绍了雷达测角相关原理与两种常用的雷达测角方法,并对传统多波束测角方法进行了研究。针对上述方法的测角误差问题,本文提出一种基于相邻三波束的多波束测角方法和一种基于迭代的多波束测角方法,通过在多种波束间隔与波束数量条件下的仿真实验比较说明它们相较传统方法的性能优越性。最后,运用Vivado、ISE等工具、采用VHDL语言在FPGA硬件平台上实现了:通过数字下变频技术,将相控阵雷达天线接收的32路中频信号搬移到基带并进行4倍抽取;针对天线32个接收通道的幅相误差,利用脉冲压缩技术和斜距法完成了内场和外场校正;通过Matlab等软件生成了波束相关权值数据,并根据雷达系统控制形成了8个接收波束;通过外场无人机飞行实验获得目标点迹数据,分析验证了系统的正确性。

文禹棋[2](2021)在《天基网管控信息适配模块的设计与开发》文中进行了进一步梳理随着航天技术和通信技术的飞速发展,空间网络的概念逐渐被提起,信息化网络的发展已不再仅仅局限于陆地、海洋之上,而是向天空和太空上延伸。我国的信息网络发展目标,是借助天基网络配合地面网络来实现网络的全球全面覆盖。为了应对天基网络的网络管理需求,保证网络正常运转,需要对天基网络所有卫星节点的资源进行统一管理。基于网络管理的思想,网管代理的任务是被部署在各个网络节点中,构建被管资源与网管中心信息交互的通道,管控信息适配模块则需更多关注与被管资源的数据交互。因此,网管代理是整个天基网络管理活动开展的核心,适配模块是实现天基网络节点资源统一管理的关键。本文研究重点为天基网管控信息的适配方案,致力于提供一个能够全面地适配天基网络资源、提升被管资源与网管代理的数据交互效率以及提高网管代理可用性的适配模块解决方案。首先,在调研了天基网络和网络管理研究现状的基础上,本课题明确了适配模块的功能需求和技术路线。然后,本文基于功能视点对天基网络管理信息进行梳理,形成了技术无关的天基网络管理信息模型文件库,并规定了被管资源的命名规则及全局唯一标识方法。接着,设计并实现了基于模型文件库的自动适配技术,和适配模块与被管资源交互的网管协议。最后,围绕模块架构、存储文件和接口三个方向描述适配模块的概要设计;并且从类、重要函数等角度介绍适配模块的详细设计思路,并最终完成适配模块的开发、功能以及性能测试,验证了本文设计的天基网管控信息适配模块的有效性。

汪春霆,翟立君,徐晓帆[3](2020)在《天地一体化信息网络发展与展望》文中研究说明针对天地一体化信息网络的演进,综述了卫星通信网络、地面互联网及地面移动通信网络的发展历程,介绍了TSAT,ISICOM,Sat5G,3GPP NTN等系统或标准组织对天地融合组网的探索,总结了当前发展趋势和面临的挑战。在此基础上,提出了未来天地一体化信息网络的组成结构,梳理了多波束天线、星上数字信道化转发、激光/太赫兹高速传输、星上路由、全电推进、天基信息港、频率共用以及干扰规避等关键技术,并对未来发展进行了展望。

饶浩[4](2020)在《应用于海上浮标的卫星通信终端关键技术研究》文中指出随着全球海洋探测活动日益频繁,从深远海到陆基间利用卫星通信实现数据中继通信的信息速率要求越来越高。卫星通信终端需要在恶劣的海洋动态环境下将水下载荷获取的监测数据实时回传到岸基,目前不足10 kbps的通信速率已经满足不了诸如图像、视频等观测数据的传输需求。同时,复杂海况下卫星通信终端面临对星跟踪困难的问题,传统“动中通”无法满足高动态下的卫星快速跟踪需求。因此,探究海上高速率卫星通信终端系统和海上卫星快速捕获跟踪技术对我国海洋探测具有重大意义。本文主要开展应用于海上浮标的高速率卫星通信终端的关键技术研究,包括高灵敏度低中频接收机、快速组合导航、高精度卫星载波闭环跟踪、扩频信号快速捕获等技术。论文主要工作和创新点如下:1.用于海上浮标的高速率卫星中继通信技术研究。首先,针对海上浮标高速率通信需求,综合考虑卫星通信链路资源、通信体制、链路预算,分别基于我国中继卫星和天通一号卫星链路资源设计了轻小型化卫星通信终端系统。该终端在国内首次实现海上浮标→空中卫星→地面岸基间2 Mbps的高速率数据传输。其次,为实现终端的轻小型化,提出了一种零中频结构的高灵敏度低中频接收机设计思路,采用射频和数字自动增益控制、高Q值基带低通和数字带通滤波处理,接收机接收扩频带宽为6 MHz,灵敏度为-118 d Bm。最后,终端采用自适应海况条件的码率可变技术和基于大容量存储的时分重传机制,消除复杂海况下链路信噪比恶化,甚至中断带来的数据丢失隐患,确保了海上卫星通信链路的可靠性。2.提出了一种低成本、高精度载波闭环跟踪辅助快速组合导航跟踪方案,四级以内海况条件下,终端能稳定跟踪卫星信号,解决了终端和卫星之间快速建立大回路通信链路的难题。该GNSS/SINS(Global Navigation Satellite System and Inertial Navigation System)紧组合导航系统利用GNSS和SINS伪距和伪距率的冗余参数误差对各自系统误差进行闭环修正,导航精度、抗干扰能力和动态性均优于传统“动中通”采用的松组合导航系统。终端根据卫星载波信号强度对卫星信号进行闭环圆锥扫描跟踪,将卫星通信终端跟踪精度进一步提高到2°,跟踪响应速度降低到20 ms,优于传统“动中通”采用的信标步进跟踪方案。3.提出了一种四路并行PMF-FFT(partial matched filters and fast Fourier transform)捕获算法,用于快速捕获卫星扩频载波信号,给卫星信号闭环跟踪提供信号强度值。相比于传统伪码FFT算法,该算法的捕获时间和最大计算量更小,分别为传统伪码FFT算法的26.5%和46.9%。相比于PMF-FFT算法,该算法将频率分辨率提高了4倍,接收灵敏度提高了1.6d B。并行PMF-FFT算法大幅降低了扇贝损耗,确保了捕获灵敏度。这种算法适应剧烈摇晃的天线在20 ms内快速稳定跟踪卫星信号,确保卫星通信终端在四级海况下快速闭环跟踪卫星。4.完成了通信、跟踪算法及卫星通信终端功能、性能验证分析系统的研究。其中,算法验证平台利用一套FPGA硬件电路实现了并行高速处理基带信号调制解调、编解码、组帧解帧、相控阵波束控制、大容量存储控制等功能。采用基于ARM架构体系的处理环境,实现了高效处理紧组合导航算法、网络协议等功能。算法验证平台集成度高,保证了测试调试工作的便捷。其次,设计和开发了一套用于在性能调试、系统联试和试验现场环节,快速检测S波段海上卫星通信终端关键特性的便携式测试系统。最后,根据卫星通信终端海上大回路通信试验结果,分综合析了湖上和海上试验结果和数据,为优化系统奠定了基础。论文研究的卫星通信终端突破低成本、高精度、快速捕获跟踪技术,能支持海上浮标或其他海洋载体实现与岸基间2 Mbps高速率实时数据通信应用,在军民应用领域具有重要意义。

王旭[5](2020)在《星载SAR实时成像技术研究》文中研究说明星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)工作轨道高、地域覆盖广,具有广阔的应用前景。传统的遥感卫星需要经过星上存储、星地数传、地面接收处理多个链路环节,时间延迟长、反应速度慢,难以满足重大事件监测对卫星系统快速响应能力的需求。为了提高星载SAR应用的时效性,本文对星载SAR实时成像技术进行研究,完成的主要工作如下:1.从星载SAR实时成像的基本工作原理出发,根据参数间的内在联系论证了星载SAR实时成像的各项指标。随后阐述了星载SAR实时成像算法,通过点目标仿真对比星载情况下距离多普勒(Range Doppler,RD)算法和线性频调变标(Chrip Scaling,CS)算法的成像效果,并绘制等高线图和剖面图评估算法性能和适应性。2.根据星载SAR实时性和大运算量需求,设计了实时成像处理板卡。通过脉压模块的设计对比了传统寄存器传输级(Register Transfer Level,RTL)开发、系统生成(System Generator,SYSGEN)开发和高级综合(High-Level Synthesis,HLS)开发三种方式的性能,提出了SYSGEN与传统RTL相结合的设计开发方法,提高星载SAR实时成像软件设计效率。3.优化了CS成像算法,对星载SAR算法流程进行了任务分割与硬件映射。针对数据转置延迟大的问题,设计了流水线模式下DDR3 SDRAM工作状态的切换流程。借助SYSGEN加速星载SAR实时成像功能模块设计,包括谱中心化系数计算模块、CS相位因子计算模块、距离系数计算模块等。在Vivado软件中仿真验证模块功能,并分析其误差。功能模块封装为知识产权核(Intellectual Property,IP)后,通过传统RTL设计控制模块,完成星载SAR实时成像软件开发。4.构建了星载SAR仿真与验证平台,分析了星载SAR实时成像软件资源消耗和实时性,并以星载实测数据作为数据源模拟雷达回波场景,对星载SAR实时成像软件进行功能测试。对成像结果提取孤立目标点进行分析,评估星载SAR实时成像软件的性能。本文首先介绍了星载SAR实时成像技术的基本原理和算法,并仿真对比RD算法和CS算法性能。根据实时性和大运算量需求,设计了实时成像处理板卡。然后通过SYSGEN与传统RTL相结合的开发设计方法完成星载SAR实时成像软件设计。最后以星载实测数据为数据源评估星载SAR实时成像软件性能。本文设计的星载SAR实时成像软件可有效提高星载SAR应用效能并降低星地数传压力。

李靖,王金海,刘彦刚,张中海,侯睿[6](2019)在《卫星通信中相控阵天线的应用及展望》文中研究指明随着高通量卫星、低轨卫星星座的蓬勃发展,受益于规模经济的相控阵天线因其特有的优势,在卫星通信中得到了越来越广泛的应用。针对当前卫星通信系统对相控阵天线性能、形式的具体需求,详细介绍了国内外相控阵天线在中低轨道、同步轨道卫星以及用户终端的应用情况,结合超宽带宽角扫描、高速传输处理、软件无线电通用平台、自适应数字波束形成和低成本集成等关键技术,对卫星通信中相控阵天线的发展趋势进行了展望。

刘磊[7](2019)在《光电协同雷达信号处理研究》文中指出随着雷达系统在分辨率、带宽和通道数目上的不断提高,其对数据处理能力和处理速度等方面提出了更高的要求。面对海量且高速的数据处理需求,数字信号处理技术已经或即将暴露其在运算速度和功耗等方面的局限性。在此背景下,光电协同信息处理技术被开发用于雷达信号处理。光电协同信息处理技术采用空间光学信息处理方法完成海量数据的复杂数学运算,采用电子技术完成逻辑运算和时序控制等。由于具有高速并行处理能力和高密度数据承载能力,该技术具备为雷达系统提供海量数据处理和实时处理的潜力。而且该技术主要依靠无源的光学元件,因此功耗低、抗电磁干扰能力强。本文围绕光电协同雷达信号处理进行深入的研究。首先,开展了高速空间光调制技术的研究,并提出了一种基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)的空间光幅度相位联合调制方法(JAPC方法)。空间光调制技术是实现光电协同信号处理的必需技术。该方法的实现依靠一个离轴的4-f光学系统和一套基于混合整数规划的DMD编码求解算法。求解算法充分考虑了调制结果中所有像素之间的相互影响,因此该方法具有比传统调制方法更高的调制精度。而且,由于采用了高数据刷新率的DMD,JAPC方法具有高速调制的独特优势。另外,JAPC方法能够同时且独立地对空间光束的幅度和相位进行调制。因此,利用该方法可以完成将任意复信号加载到激光光束上。其次,开展了相控阵雷达信号的光电协同波束形成研究,提出了一种用于接收端的实时光电协同波束形成(OPBF)系统。面对海量相控阵雷达数据处理的需求,如大型相控阵、多波束的情况,该系统能够有效解决实时波束形成处理的问题。该系统是将雷达数据和加权系数调制到激光光束上,并在光域上完成对雷达数据的加权、求和运算,从而获得波束形成结果。所有通道的雷达数据被并行处理且并行形成多波束。由于高速并行的处理特点,与DBF系统相比,OPBF系统在海量数据的处理速度上有显着的优势。而且,阵元数目和波束数目的增多并不会影响该系统的处理速度。另外,该系统面对窄带或者宽带雷达信号均可精确快速地形成波束。同时,开展了合成孔径雷达信号的光电协同成像处理研究,提出了一种适用于高分辨率合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)信号的实时光电协同成像系统。该系统利用空间光调制器将SAR回波数据调制到激光光束上,调制后的激光光束通过透镜成像系统聚焦成SAR图像。该系统具有在线实时成像处理的独特优势。同时,在子孔径结构的帮助下,该系统能够通过多个子孔径光电协同处理模块并行地对海量SAR数据进行处理。因此,该系统能够高速处理高分辨率的SAR信号并实时生成全分辨率的SAR图像。而且,基于子孔径结构,该系统可支持的数据处理规模易于扩展。最后,开展了雷达组网中的光电协同编解码研究,提出了一种基于涡旋光束的高维度光电协同编解码方法。在雷达组网中,通信是桥梁。该方法能够有效解决高速、大容量的自由空间通信问题,适用于大规模雷达组网中的通信系统。在该方法中,采用基于DMD的算法生成涡旋光束以用于编码信息。信息的解码利用干涉图来高效率的实现,避免了其他常用的基于相位匹配原理的解码方法所需的严格对准。该方法能够实现高维度编码,如64进制编码。编码维度的提升和高速DMD的使用使得所提出的方法比其他常用通信技术具有更高的数据传输率。另外,通过引入阵列涡旋光束,该方法实现了多个信息的同时传输,从而进一步提升了该方法的数据传输率,使其适用于高速大容量的通信系统。

吴宾[8](2019)在《卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究》文中进行了进一步梳理随着高速数据通信、导航定位、高分辨率图像采集和深空探测等技术的进步,星间、星地大容量信息传输的需求不断增长,多种类型星间与星地数据中继业务的需求不断增加,在原有的卫星微波通信系统的基础上,进一步采用激光通信技术在中继卫星之间建立高速激光链路,从而形成激光-微波混合卫星网络,成为未来空间信息网络发展的必然趋势。卫星转发器作为中继卫星的关键载荷,需要支持多通道、不同类型信号的中继和交换等功能。传统的卫星转发器越来越接近电子速率的极限,限制了信号交换与处理速率的进一步提高,而采用微波光子技术可以有效降低卫星转发器的体积、重量和功耗,实现大带宽和超高速的交换和信号处理。同时,利用其并行处理的特性能够有效提高卫星转发器微波信号的处理能力,如多频本振分发、多通道信号低损伤变频和波束间交叉互连等功能。因此,将微波光子技术应用于未来激光-微波混合网络的中继系统中,成为下一代高频段、多波束、大容量卫星通信系统发展的必然趋势,具有重要的科学意义和实用价值。本论文在充分调研国内外研究现状的基础上,对未来卫星激光-微波混合网络交换中面临的系统结构、弹性带宽交换和星上波长变换、多通道频率变换、星地高速链路的并行传输等关键问题,进行了系统深入地理论与实验研究,具体完成的创新性工作如下。(1)设计了卫星激光-微波混合交换系统结构,提出了基于业务分布的弹性带宽优化分配策略,在仿真的基础上搭建了基于波长选择开关的弹性带宽交换实验系统,验证了系统频谱资源灵活配置和弹性带宽交换的能力。该方案能有效提高网络的频谱利用率,适用于未来卫星激光-微波混合网络中,不同粒度业务的灵活高效交换。(2)提出了一种基于光频梳的中继交换全光波长变换方案,分析了波长变换的原理和实现技术。对搭建实验系统的测试结果表明,通过光频梳与波长选择开关配合,系统能实现“点到多点”的波长变换和频隙级的波长分配,各通道传输的基带数据误码率均低于10-9。该方案可降低各节点之间因波长冲突造成的业务阻塞,从而提高星间光链路的传输容量。(3)提出了基于抑制载波双边带和基于可重构单光频梳的星上并行多频段变频方案,分析了星上频率变换实现的原理,设计了适用于多波段宽带卫星的转发器系统结构。搭建了基于微波光子学的星上多频段变频实验系统,以Ka波段信号变频至其他卫星工作波段信号为例,验证了系统的可行性。该变频方案输出不受波分复用通道限制,采用并行变频的方式,降低了星上负载的功耗和系统复杂度。(4)提出了一种星地高速链路数据并行传输技术。通过向并行信道添加同步信息,实现了四路微波信号的同步控制;基于自行设计的Virtex-6系列FPGA硬件平台,对该方案进行了实验验证,接收端能恢复出5Gbps速率的原始基带数据,验证了四路并行数据的同步性。同时,设计并研制了基于RocketIO的空间光通信阵列高速光收发器,实现了 6.25Gbps的高速串行通信,其具有集成度高、调试灵活和扩展性强等特点。

马晨[9](2019)在《高通量卫星系统预编码理论与技术研究》文中指出卫星通信可以在全世界范围内提供无处不在的多点通信。在采用现有基础设施的地面高密度通信场景下,卫星通信网络可用于解决无线网络冲突,并可以增强地面5G业务。随着通信技术的进步与宽带数据业务需求的不断增长,整星吞吐量为传统卫星数倍的高通量卫星成为了当前卫星通信系统的发展潮流。高通量卫星通过多点波束技术结合全频率复用提高频谱效率,但随之也会带来严重的波束间干扰问题。预编码技术是一种可以有效降低高通量卫星通信系统波束间干扰的关键技术,本文主要对高通量卫星的预编码理论与技术进行研究。首先,本文首先对国内外高通量卫星系统以及高通量卫星系统关键技术的相关文献进行了综述与总结,通过分析给出了高通量卫星系统存在的主要问题与解决相关问题所需的关键技术。在给出了高通量卫星系统架构以及高通量卫星的天线子系统后,本文分析了高通量卫星系统的三种波束形成技术和波束形成过程中的系统误差来源。由于高通量卫星馈电链路带宽需求过高,粗波束形成是一种压缩馈电链路带宽的架构,本文提出了两种粗波束形成算法,分别适合馈电上行链路的高效带宽压缩和馈电下行链路的低复杂度压缩。线性预编码技术是通过线性计算获得预编码的低复杂度预编码技术,本文研究了基于匹配滤波器、迫零算法、正则化迫零算法的预编码器,并利用脏纸编码思想结合正则化迫零算法作为一个参考的上界,用以对线性预编码技术在高通量卫星系统中的性能进行衡量。此外,本文也研究了地球静止卫星高往返时间带来的信道状态信息过时问题以及地面终端分布对采用预编码算法的高通量卫星系统吞吐量的影响。最后,本文考虑到实际应用中高通量卫星系统存在的馈源功率约束问题和具体吞吐量需求问题,提出了一种可以最大程度优化关于用户吞吐量的任意目标函数的通用预编码算法。该算法是基于凸优化理论和梯度下降法的迭代预编码算法,通过凸优化求解预编码向量并通过梯度下降法优化功率分配来不断实现目标函数的优化,从而最大限度地挖掘系统的容量潜能。本文对所提出的预编码算法与经典线性预编码算法的性能进行了对比,证明了所提出算法相对于经典线性预编码算法在吞吐量方面的性能提升,并横向比较了三种不同目标函数下所提出算法的性能。

屈倩[10](2019)在《TDRSS反向链路非一致性频偏的分析及其补偿》文中提出跟踪与数据中继卫星系统(Tracking and Data Relay Satellite System,TDRSS)是一个利用地球同步卫星和地面终端站,对中、低轨道航天器进行高覆盖率的轨道测控、数据中继以及连续跟踪的系统,具有极高的战略价值,已成为重点发展的对象。因此,对TDRSS的研究具有十分重要的意义。基于星下数字波束形成(DBF)技术的TDRSS,中继星上的30路阵元信号通过频分复用方式经过远距离传输到地面终端站的过程中,由于星地之间的相对运动、高频段载波的使用、多次变频等因素,30路通道将存在非一致频偏,这将严重影响星下DBF性能。针对该问题,本文结合国家自然基金项目“TDRSS反向链路星下DBF性能恶化机制及提升技术研究”,通过数学建模以及计算机仿真验证了TDRSS反向链路通道间非一致性频偏的存在性,分析了通道间非一致性频偏对星下波达方向(DOA)估计以及DBF性能的影响,探索了非一致性频偏的补偿方法。本文的主要研究内容为:(1)利用卫星星历中的轨道参数以及地面终端站的地理位置,采用几何矢量法,建立了TDRSS反向链路通道的多普勒频移数学模型。深入分析了系统其他因素(如信号变频过程中频率源不稳定、太阳和月亮的引力牵引而导致中继星的轨道发生漂移等)对通道间非一致性频偏所带来的影响。(2)研究了采用星下DBF体制的TDRSS反向链路结构,利用数学建模以及计算机仿真分析了非一致性频偏对DOA估计以及DBF性能的影响。理论以及仿真结果表明,通道间存在的非一致性频偏会对DOA估计以及DBF性能产生严重影响,恶化系统性能,并呈现时间累积效应。(3)研究了非一致性频偏的补偿措施。提出采用一种基于最速下降算法的自适应频偏算法对非一致性频偏进行补偿,同时对该算法的固定步长做出了变步长的改进。通过仿真平台验证此改进的自适应频偏补偿算法在减小指向误差、降低迭代次数等方面具有明显的优势。TDRSS采用该算法进行补偿后,其DOA估计精度以及DBF指向性能都得到了明显的提高。

二、星上数字波束形成系统及硬件实现(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、星上数字波束形成系统及硬件实现(论文提纲范文)

(1)接收多波束相关技术研究与工程实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 论文章节及安排
第二章 数字多波束形成基本原理
    2.1 阵列天线相关理论
        2.1.1 直线阵基本理论
        2.1.2 平面阵基本理论
        2.1.3 均匀圆阵基本理论
    2.2 波束形成相关理论
        2.2.1 波束形成原理
        2.2.2 自适应波束形成
    2.3 数字多波束形成原理
    2.4 数字多波束形成实现方法
    2.5 本章小结
第三章 同时多波束测角算法
    3.1 振幅法和差测角原理
    3.2 相位法测角原理
    3.3 基于相邻三波束测角算法
        3.3.1 传统多波束测角方法
        3.3.2 改进的多波束测角方法
        3.3.3 改进的多波束测角方法仿真与分析
    3.4 迭代多波束测角算法
        3.4.1 实现方法及步骤
        3.4.2 迭代算法仿真结果及分析
    3.5 本章小结
第四章 接收多波束系统总体设计与FPGA实现
    4.1 系统功能和相关技术指标
        4.1.1 系统功能
        4.1.2 相关技术指标
    4.2 系统总体方案设计
        4.2.1 时序设计
        4.2.2 接收多波束系统设计
    4.3 FPGA芯片和软件程序设计
        4.3.1 K-7 XC7K325T芯片简介
        4.3.2 时钟模块
        4.3.3 AD数据采集及处理
        4.3.4 数字下变频
        4.3.5 幅相校正
        4.3.6 天线副瓣降低
        4.3.7 数字多波束合成
        4.3.8 系统控制与传输接口
    4.4 本章小结
第五章 系统测试与分析
    5.1 系统相关硬件设计
        5.1.1 接收多波束板卡设计
        5.1.2 雷达总体结构设计
        5.1.3 雷达终端控制界面
    5.2 测试结果及分析
        5.2.1 接收多波束合成测试
        5.2.2 无人机飞行测试
        5.2.3 目标点迹相关分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献

(2)天基网管控信息适配模块的设计与开发(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 本文研究内容
    1.3 研究生期间工作
    1.4 本文结构
第二章 相关技术与研究现状
    2.1 研究现状
        2.1.1 天地一体化信息网络
        2.1.2 网络管理协议
        2.1.3 网络管理信息模型
    2.2 相关技术
        2.2.1 Socket
        2.2.2 XML和JSON
        2.2.3 Swing
        2.2.4 多线程
    2.3 本章小结
第三章 天基网管控信息适配模块需求分析
    3.1 模块功能架构
        3.1.1 数据侦听分发子模块
        3.1.2 协议解析封装子模块
        3.1.3 数据存取子模块
    3.2 功能性需求
        3.2.1 数据侦听分发子模块
        3.2.2 协议解析封装子模块
        3.2.3 数据存取子模块
    3.3 性能性需求
    3.4 本章小结
第四章 天基网管控信息适配模块关键技术研究
    4.1 问题描述
        4.1.1 资源信息模型问题
        4.1.2 适配模块通用性问题
        4.1.3 数据传输交互问题
    4.2 实验及技术选型
        4.2.1 资源信息模型解决方案
        4.2.2 适配软件通用性解决方案
        4.2.3 数据封装传输方案
        4.2.4 适配模块技术选型
    4.3 天基网管理信息建模
        4.3.1 天基网资源建模方法
        4.3.2 天基网络资源模型
        4.3.3 天基网络网管机制
        4.3.4 资源命名规则与资源识别符设计
    4.4 管理模型自动适配技术
        4.4.1 自动适配的需求分析
        4.4.2 自动适配技术流程
        4.4.3 结果分析
    4.5 与被管对象交互的网管协议设计
        4.5.1 协议范围
        4.5.2 协议交互流程
        4.5.3 协议消息与原语设计
    4.6 本章小结
第五章 天基网管控信息适配模块概要设计与详细设计
    5.1 模块概要设计
        5.1.1 网管代理系统架构设计
        5.1.2 适配模块设计
        5.1.3 存储文件设计
        5.1.4 模块接口设计
    5.2 模块详细设计
        5.2.1 数据侦听分发子模块设计与实现
        5.2.2 协议解析封装子模块设计与实现
        5.2.3 数据存取子模块设计与实现
    5.3 本章小结
第六章 天基网管控信息适配模块测试
    6.1 测试环境
        6.1.1 硬件测试环境
        6.1.2 软件测试环境
    6.2 子模块功能测试
        6.2.1 数据侦听分发子模块测试
        6.2.2 协议解析封装子模块测试
        6.2.3 数据存取子模块测试
    6.3 模块性能与额外开销测试
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢

(3)天地一体化信息网络发展与展望(论文提纲范文)

0 引言
1 发展历程
    1.1 卫星通信网络
        1.1.1国外卫星通信网络
        1.1.2 国内卫星通信网络
    1.2 地面互联网
    1.3 地面移动通信网络
    1.4 天地融合网络
2 系统组成及特征
    2.1 系统组成
        ① 通信卫星星座:
        ② 临近空间平台:
        ③ 地面通信基础设施:
        ④ 信关站:
        ⑤ 测控站:
        ⑥ 一体化核心网:
        ⑦ 网络管理系统:
        ⑧ 运营支撑系统:
        ⑨ 用户终端:
    2.2 系统特征分析
        2.2.1 网络架构
        2.2.2 空中接口传输
        2.2.3 路由和交换
3 关键技术
    3.1 多波束天线技术
    3.2 星上数字化信道转发技术
    3.3 星间高速传输技术
    3.4 星上路由技术
    3.5 全电推进卫星平台技术
    3.6 天基信息港技术
    3.7 频率轨位干扰分析和规避技术
4 未来展望
    (1) 天基网络作为未来信息网络基石已成为广泛共识,空间网络规模呈现快速增长态势
    (2) 透明转发和星上处理等工作模式长期共存,在轨重构、软件定义为按需服务赋能
    (3) 高低频、高低轨系统协同发展,持续提升容量和效益成为重要发展目标
    (4) 确定性的服务质量保障成为未来天地融合网络的重要特征
    (5) 人工智能为网络的有效管理和特色服务提供了新动力
    (6) 天基计算、信息服务将重构卫星通信价值链
    (7) 行业和技术的垂直与横向整合将带来巨大的成本优势及商业机遇
5 结论

(4)应用于海上浮标的卫星通信终端关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
缩略词清单
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外发展及现状
        1.2.1 海上卫星通信资源
        1.2.2 海上卫星通信终端
        1.2.3 GNSS/SINS组合导航系统
    1.3 论文的研究内容、组织结构和主要贡献
第2章 浮标端卫星通信终端系统设计
    2.1 通信体制分析
    2.2 卫星通信终端系统
        2.2.1 移动卫星通信终端设计分析
        2.2.2 GEO卫星链路预算
        2.2.3 轻小型化卫星通信终端设计
    2.3 S波段通信机关键技术研究
        2.3.1 高灵敏度低中频接收机
        2.3.2 自适应海况码率可变技术
        2.3.3 基于大容量存储的时分重传机制
    2.4 本章小结
第3章 海上浮标端卫星快速跟踪技术
    3.1 组合导航卫星跟踪
        3.1.1 GNSS/SINS紧组合导航
        3.1.2 卡尔曼信息融合
        3.1.3 天线波束指向
    3.2 载波闭环跟踪
        3.2.1 卫星跟踪技术
        3.2.2 快速闭环跟踪
        3.2.3 圆锥扫描跟踪
    3.3 波束指向控制实现
        3.3.1 机械伺服控制
        3.3.2 相控阵波束控制
        3.3.3 终端波束控制特性
    3.4 本章小结
第4章 卫星信号快速捕获算法
    4.1 扩频解扩
    4.2 并行捕获算法
        4.2.1 伪码FFT并行捕获
        4.2.2 PMF-FFT算法
        4.2.3 并行PMF-FFT算法
    4.3 性能分析
        4.3.1 接收灵敏度
        4.3.2 计算复杂度
        4.3.3 捕获时间
    4.4 本章小结
第5章 算法验证、终端测试及试验验证
    5.1 算法验证
    5.2 快速测试系统
        5.2.1 系统方案设计
        5.2.2 终端链路测试
        5.2.3 开发应用
        5.2.4 现场应用
    5.3 试验验证分析
        5.3.1 外场试验
        5.3.2 快速捕获跟踪性能
        5.3.3 前向链路性能
        5.3.4 返向链路性能
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文主要工作
    6.2 可进一步开展的工作
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(5)星载SAR实时成像技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 星载SAR实时成像技术的发展历史及现状
    1.3 论文工作及章节安排
第二章 星载SAR成像原理
    2.1 引言
    2.2 SAR基本原理
    2.3 星载SAR参数分析
        2.3.1 星载SAR信号模型
        2.3.2 下视角和作用距离
        2.3.3 SAR平台空间速度、波束速度和等效速度
        2.3.4 信号带宽与距离向分辨率
        2.3.5 方位向分辨率
        2.3.6 SAR天线尺寸与增益
        2.3.7 方位瞬时多普勒带宽
        2.3.8 PRF选择
        2.3.9 系统灵敏度
    2.4 星载SAR成像算法
        2.4.1 距离多普勒算法
        2.4.2 线频调变标算法
        2.4.3 SAR成像算法仿真对比
    2.5 本章小结
第三章 星载SAR实时成像处理板卡设计与软件开发方法研究
    3.1 引言
    3.2 实时成像处理板卡设计
        3.2.1 板卡总体设计
        3.2.2 电源管理单元设计
        3.2.3 FPGA单元设计
        3.2.4 DSP单元设计
        3.2.5 采集回放单元设计
    3.3 星载SAR实时成像软件开发方法研究
        3.3.1 脉冲压缩
        3.3.2 传统RTL开发方式
        3.3.3 Vivado HLS开发方式
        3.3.4 SYSGEN开发方式
        3.3.5 三种开发方式精度与效率评估
    3.4 本章小结
第四章 星载SAR实时成像软件设计
    4.1 引言
    4.2 星载SAR成像软件流程分析
        4.2.1 CS算法流程分析
        4.2.2 DDR3 SDRAM工作状态设计
    4.3 星载SAR实时成像软件功能模块设计
        4.3.1 谱中心化系数计算模块
        4.3.2 CS相位因子计算模块
        4.3.3 距离系数计算模块
        4.3.4 方位系数计算模块
        4.3.5 控制模块
    4.4 本章小结
第五章 星载SAR实时成像软件性能评估
    5.1 引言
    5.2 星载SAR实时成像软件资源消耗评估
    5.3 星载SAR实时成像软件实时性评估
    5.4 星载SAR实时成像软件功能验证实验
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介

(6)卫星通信中相控阵天线的应用及展望(论文提纲范文)

0 引言
1 星载相控阵天线应用
    1.1 中低轨道卫星应用
    1.2 同步轨道卫星应用
2 相控阵天线在卫星用户终端的应用
3 卫星通信相控阵天线关键技术及发展趋势
4 结束语

(7)光电协同雷达信号处理研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
缩略语表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 空间光调制技术的国内外研究现状
        1.2.2 相控阵雷达光电协同波束形成的国内外研究现状
        1.2.3 合成孔径雷达光电协同处理技术的国内外研究现状
        1.2.4 光电协同编解码技术的国内外研究现状
    1.3 论文的主要内容与创新点
        1.3.1 论文的主要内容和章节安排
        1.3.2 主要创新点
第二章 光电协同信息处理理论
    2.1 引言
    2.2 物理含义和处理思想
    2.3 通用处理架构设计
    2.4 技术特点
    2.5 关键技术
        2.5.1 空间光调制技术
        2.5.2 傅里叶变换的光学实现
    2.6 本章小结
第三章 高速的空间光调制技术
    3.1 引言
    3.2 基于DMD的常用调制方法
        3.2.1 Lee全息法
        3.2.2 超像素法
    3.3 高精度幅度相位联合调制方法
        3.3.1 调制原理
        3.3.2 基于MIP的 DMD编码求解算法I
        3.3.3 基于MIP的 DMD编码求解算法II
        3.3.4 实验装置
    3.4 三种方法的调制精度对比
        3.4.1 测试场I
        3.4.2 测试场II
    3.5 本章小结
第四章 相控阵雷达光电协同波束形成技术
    4.1 引言
    4.2 光电协同波束形成的算法原理
    4.3 光电协同波束形成的系统设计
    4.4 实验装置
    4.5 实验结果
        4.5.1 多波束形成结果
        4.5.2 通道均衡性能
        4.5.3 数据规模和处理速率
    4.6 本章小结
第五章 合成孔径雷达光电协同成像技术
    5.1 引言
    5.2 高分辨率SAR信号光电协同成像的算法原理
        5.2.1 光电协同成像原理
        5.2.2 全分辨率成像原理
    5.3 高分辨率SAR信号光电协同成像的系统设计
    5.4 实验装置
    5.5 实验结果
    5.6 本章小结
第六章 光电协同编解码技术
    6.1 引言
    6.2 基于涡旋光束的高维度光电协同编解码方法
        6.2.1 涡旋光束的基本特性
        6.2.2 编解码的算法原理
        6.2.3 (阵列)涡旋光束的产生方法
    6.3 实验装置
    6.4 实验结果
        6.4.1 涡旋光束的产生及精度分析
        6.4.2 基于涡旋光束的高维度光电协同编解码实验
        6.4.3 基于阵列涡旋光束的高速光电协同编解码实验
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文的研究工作总结
    7.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间已授权的专利
攻读博士学位期间参与项目

(8)卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
缩略表
1 绪论
    1.1 论文研究的背景与意义
    1.2 国内外相关研究进展
    1.3 论文的研究内容与结构安排
2 卫星微波光子技术理论基础
    2.1 微波信号光调制技术
        2.1.1 光调制技术分类
        2.1.2 基于DD-MZM的外调制技术
    2.2 微波信号光域频率变换技术
        2.2.1 基于级联IM的频率变换方案
        2.2.2 基于双驱动MZM的频率变换方案
        2.2.3 基于双平行MZM的频率变换方案
    2.3 卫星微波光子链路非线性失真特性
    2.4 本章小结
3 卫星激光-微波混合网络交换系统结构与链路性能优化研究
    3.1 卫星激光-微波混合网络与交换节点总体结构
        3.1.1 卫星激光-微波混合网络
        3.1.2 混合交换节点
    3.2 卫星微波光子通信系统与链路非线性失真抑制研究
    3.3 本章小结
4 卫星激光-微波网络弹性带宽交换与全光波长变换技术研究
    4.1 卫星激光-微波混合链路弹性带宽交换方案
        4.1.1 基于业务分布的弹性带宽优化分配策略
        4.1.2 频谱分配策略性能对比
        4.1.3 基于WSS的弹性带宽交换实验和结果分析
    4.2 基于OFC的卫星全光波长变换方案
        4.2.1 波长变换技术
        4.2.2 全光波长变换原理与系统结构
        4.2.3 系统实验与性能分析
    4.3 本章小结
5 基于多频光本振的卫星多频段频率变换技术研究
    5.1 多频段卫星中继转发器的结构与功能
    5.2 基于DSB-SC的卫星微波频率变换系统
        5.2.1 Ka波段信号的产生
        5.2.2 变频方案与系统结构
        5.2.3 实验结果
    5.3 基于可重构OFC的卫星多频段频率变换系统
        5.3.1 OFC的产生
        5.3.2 变频方案与系统结构
        5.3.3 实验结果
    5.4 本章小结
6 星地高速链路并行传输系统和高速光收发器的设计与研制
    6.1 星地高速链路并行传输与同步控制技术研究
        6.1.1 高速链路并行传输系统设计
        6.1.2 高速并行信道同步控制方案
        6.1.3 实验结果
    6.2 基于RocketIO的空间光通信高速光收发器的设计与研制
        6.2.1 GTX高速串行收发器
        6.2.2 基于RocketIO的自定义传输协议设计
        6.2.3 硬件设计与性能测试
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间参加的科研项目及取得的科研成果
致谢
作者简介

(9)高通量卫星系统预编码理论与技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的与意义
    1.2 国内外研究现状与分析
        1.2.1 国内外研究现状
        1.2.2 国内外文献综述的简析
    1.3 主要研究内容与结构安排
第2章 高通量卫星系统模型与波束形成技术
    2.1 引言
    2.2 高通量卫星系统架构
    2.3 高通量卫星天线子系统
    2.4 高通量卫星的波束形成技术
        2.4.1 星上波束形成技术
        2.4.2 地面波束形成技术
        2.4.3 混合波束形成技术
    2.5 地面/混合波束形成技术的系统误差
    2.6 高通量卫星的粗波束形成技术
        2.6.1 基于主成分分析的粗波束形成技术
        2.6.2 基于离散傅里叶变换的粗波束形成技术
        2.6.3 仿真结果与分析
    2.7 本章小结
第3章 高通量卫星系统低复杂度线性预编码算法
    3.1 引言
    3.2 高通量卫星系统信道模型
    3.3 信道状态信息过时建模
    3.4 高通量卫星系统信号模型
    3.5 高通量卫星系统线性预编码算法
        3.5.1 匹配滤波器
        3.5.2 迫零预编码算法
        3.5.3 正则化迫零预编码算法
        3.5.4 基于脏纸编码的正则化迫零预编码算法
        3.5.5 高通量卫星系统线性预编码算法对比
    3.6 仿真验证与分析
        3.6.1 各预编码方案每波束吞吐量性能对比
        3.6.2 波束数数量和用户终端分布对各预编码方案吞吐量性能的影响
        3.6.3 信道状态信息过时对预编码算法性能的影响
    3.7 本章小结
第4章 基于凸优化理论的高通量卫星预编码技术
    4.1 引言
    4.2 系统的线性功率约束
    4.3 目标函数
    4.4 应用凸优化理论的预编码
    4.5 两种特定场景下的低复杂度凸优化预编码算法
    4.6 基于迭代的凸优化预编码算法设计
    4.7 仿真验证与分析
        4.7.1 信道状态信息过时对凸优化预编码性能的影响
        4.7.2 每馈源功率约束下凸优化预编码与线性预编码的比较
        4.7.3 馈源总功率约束下三种凸优化预编码方案的性能
    4.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢

(10)TDRSS反向链路非一致性频偏的分析及其补偿(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文内容与结构
2 TDRSS概述
    2.1 引言
    2.2 TDRSS的组成
    2.3 TDRSS数据传输空间网络
        2.3.1 前向链路
        2.3.2 反向链路
    2.4 TDRSS的 SMA通信业务
    2.5 星上DBF与星下DBF
    2.6 本章小结
3 TDRSS反向链路非一致性频偏分析
    3.1 引言
    3.2 多普勒频移的数学模型
        3.2.1 卫星的位置和速度矢量计算
        3.2.2 地面终端站位置矢量的确定
        3.2.3 多普勒频移的计算
        3.2.4 TDRSS反向链路多普勒频移仿真分析
    3.3 通道间其他因素的影响
    3.4 本章小结
4 通道间非一致性频偏对TDRSS性能影响的研究
    4.1 引言
    4.2 阵列信号处理基础
        4.2.1 等距线阵的数学统计模型
        4.2.2 波达方向估计
        4.2.3 自适应波束形成
    4.3 非一致性频偏对DOA估计的影响
        4.3.1 非一致性频偏对DOA估计影响的数学模型
        4.3.2 DOA估计仿真分析
    4.4 非一致性频偏对DBF性能的影响
        4.4.1 RLS算法
        4.4.2 DBF仿真分析
    4.5 本章小结
5 非一致性频偏的补偿
    5.1 引言
    5.2 通道补偿
    5.3 最速下降法
        5.3.1 最速下降法的基本原理
        5.3.2 最陡下降法应用于维纳滤波器
        5.3.3 最速下降法的稳定性分析
        5.3.4 稳态误差
    5.4 最小均方误差(LMS)算法
        5.4.1 LMS算法基本原理的介绍
        5.4.2 LMS算法的改进
    5.5 一种新的自适应频偏补偿算法
        5.5.1 非一致性频偏补偿算法
        5.5.2 非一致性频偏补偿算法的改进
    5.6 非一致性频偏的补偿
        5.6.1 非一致性频偏补偿系统的实现
        5.6.2 频偏补偿算法性能的分析
        5.6.3 补偿后的DOA估计性能分析
        5.6.4 补偿后的DBF性能分析
    5.7 本章小结
6 总结与展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文
    B.作者在攻读学位期间参加的科研项目
    C.学位论文数据集
致谢

四、星上数字波束形成系统及硬件实现(论文参考文献)

  • [1]接收多波束相关技术研究与工程实现[D]. 何仕景. 电子科技大学, 2021(01)
  • [2]天基网管控信息适配模块的设计与开发[D]. 文禹棋. 北京邮电大学, 2021(01)
  • [3]天地一体化信息网络发展与展望[J]. 汪春霆,翟立君,徐晓帆. 无线电通信技术, 2020(05)
  • [4]应用于海上浮标的卫星通信终端关键技术研究[D]. 饶浩. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020(02)
  • [5]星载SAR实时成像技术研究[D]. 王旭. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [6]卫星通信中相控阵天线的应用及展望[J]. 李靖,王金海,刘彦刚,张中海,侯睿. 无线电工程, 2019(12)
  • [7]光电协同雷达信号处理研究[D]. 刘磊. 上海交通大学, 2019(06)
  • [8]卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究[D]. 吴宾. 大连理工大学, 2019(06)
  • [9]高通量卫星系统预编码理论与技术研究[D]. 马晨. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
  • [10]TDRSS反向链路非一致性频偏的分析及其补偿[D]. 屈倩. 重庆大学, 2019(01)

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板载数字波束形成系统和硬件实现
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