《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 通信与网络 > 设计应用 > 载波相位测量在突发通信测距中的应用
载波相位测量在突发通信测距中的应用
电子技术应用
董孝东
西南电子技术研究所
摘要: 在数据链突发通信系统中,采用RTT校时方法来实现时间同步和测距,测量精度受码速率约束,难以进一步提高。提出了一种在传统RTT测距基础上引入载波相位测量值提升测距精度的方法。硬件层面采用零中频收发信机架构、收发共用本振、耦合闭环;软件算法层面对测量值综合处理、解算整周模糊来提升测量精度。通过这些技术的运用,在传统RTT测距流程基本不变的情况下,突破了载波相位需要连续跟踪的测量方式,利用载波相位的高分辨能力提升了测量精度。该方法经过实验室工程原理样机验证,有线测试结果表明,测量精度提高了约2个数量级,为突发通信高精度测距应用提供了一种可行的技术方案。
中图分类号:TN96 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256931
中文引用格式: 董孝东. 载波相位测量在突发通信测距中的应用[J]. 电子技术应用,2026,52(2):117-123.
英文引用格式: Dong Xiaodong. Application of carrier phase measurement in burst communication ranging[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(2):117-123.
Application of carrier phase measurement in burst communication ranging
Dong Xiaodong
Southwest China Institute of Electronic Technology
Abstract: In the realm of data link burst communication systems, the Round Trip Time (RTT) synchronization method is employed for time synchronization and ranging, with measurement accuracy being limited by the code rate and thus unable to be significantly enhanced. This paper introduces an enhancement technique that incorporates carrier phase measurements into the RTT ranging process to improve the accuracy of distance measurements. At the hardware level, this solution employs a zero-intermediate frequency (IF) transceiver architecture, shared local oscillators, and a coupled closed-loop system.At thesoftware algorithmic level, the measurement values are processed in a comprehensive manner, and the cycle slip is resolved to enhance the measurement accuracy. Through the application of these technologies, while maintaining the fundamental process of RTT-based ranging, they overcame the need for continuous tracking of carrier phase measurements and utilized the high resolution capability of carrier phase measurements to enhance measurement accuracy. This method has been validated through laboratory prototype testing, demonstrating a significant improvement in measurement accuracy, approximately two orders of magnitude, which offers a viable solution for high-precision ranging applications in burst communication systems.
Key words : round trip time;time synchronization;ranging;burst communication;carrier phase measurements

引言

在数据链系统中,利用通信体制来获得高精度的时间同步测距是一项重要的应用需求。在此基础上,网络成员确定与其他网络成员的相对位置,实现网络成员间相互定位、相对导航、传感器协同[1]。

联合战术信息分发系统(JTIDS)是通信导航兼备系统的成功范例。JTIDS系统除通信功能外,网络成员通过周期性地接收其他成员的RTT(往返时间) 和PPLI(机载平台精确定位与识别)消息,根据测量的到达时间(TOA)信息和PPLI消息中对方成员的位置信息,实现本平台相对于其他成员的相对位置及平台绝对地理位置的确定[2]。导航定位精度最高可达15 m以内(1 sigma)。

以JTIDS为代表的通信系统,测距原理为测量接收信号的时差,精度取决于时间同步误差,一般情况下,符号速率越大,测量精度越高。然而,通信系统的符号速率这一参数的设计是受信道容量、通信距离、抗干扰能力等多种因素制约的,难以随意增大。放眼目前使用的测距定位系统,GPS系统基于载波相位的差分系统的测距精度最高可达毫米级[3]。GRACE ( Gravity Recovery And Climate Experiment)卫星系统中,核心载荷为高精度K 波段微波测距系统(KBR) [4],利用双路K/Ka波段连续微波信号,通过测量高分辨率载波相位达到了微米量级的测距精度。上述系统均发射连续信号,接收端利用载波环路连续测量载波相位的变化[5],通过载波相位的应用,测距精度获得了数量级的提升。一般情况下,GPS系统的载波同步时间长达秒级。然而,在数据链应用中,通信双方发射的脉冲时长为毫秒甚至微秒量级,连续跟踪载波相位的方法不再适用。

本文在上述背景下,提出在传统RTT测距方法基础上,通过测量载波相位、解算相位整周模糊等手段提高了数据链突发通信测距精度。


本文详细内容请下载:

https://www.chinaaet.com/resource/share/2000006981


作者信息:

董孝东

(西南电子技术研究所,四川 成都 610036)

2.jpg

此内容为AET网站原创,未经授权禁止转载。