太极计划星间激光通信测距的伪随机码选取

陈沛权; 邓邓汝杰; 张张艺斌; 李李磐; 齐齐克奇; 刘河山; 罗子人

doi:10.37188/CO.2024-0033

太极计划星间激光通信测距的伪随机码选取

doi: 10.37188/CO.2024-0033

1.
中国科学院力学研究所微重力重点实验室
2.
北京市怀柔区乐园大街中国科学院力学所南门
3.
北京市怀柔区乐园大街中国科学院力学研究所南门
4.
北京市海淀区北四环西路15号中国科学院力学研究所
5.
北京市怀柔区乐园大街中国科学院力学研究所
6.
中科院力学所微重力实验室
7.
国科大杭州高等研究院基础物理与数学科学学院

计量
- 文章访问数: 1
- HTML全文浏览量: 0
- PDF下载量: 0
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2024-02-06
- 修回日期: 2024-03-07
- 录用日期: 2024-04-15
- 网络出版日期: 2025-01-22

太极计划星间激光通信测距的伪随机码选取

摘要

摘要: 太极计划拟通过扩频通信技术，在干涉链路的基础上，实现星间的激光通信和绝对距离测量。伪随机码的选取是设计实现通信测距系统的第一步，需对不同的伪随机码实现原理、相关性、测距误差函数等方面进行研究对比。本文首先介绍了m序列、Gold序列与Weil序列的生成原理，并采用不同的硬件结构和方法生成相应的伪随机序列，采用GPS的C/A码作为Gold序列与Weil序列进行比较分析选取。在FPGA开发平台实现生成Gold序列和Weil序列的硬件电路，分析不同硬件实现方法的优劣与资源消耗情况。后分别计算Gold序列与Weil序列的相关值及其均方根误差，比较Gold序列与Weil序列的伪随机噪声性能。最后，基于测距的原理和激光干涉后的码间串扰现象，构建用于测距的误差函数，与理想的误差函数作对比，分析用不同伪随机码测距的优劣。数据表明：Weil序列的相关值的旁瓣值范围为-60.27dB至-24.01dB、自相关rms为0.303、互相关rms为0.307，指标均优于Gold序列，消耗的硬件资源为Gold序列的30%，误差函数的偏差值更小。Weil序列更适合于太极计划的星间通信测距需求。

Abstract: 太极计划拟通过扩频通信技术，在干涉链路的基础上，实现星间的激光通信和绝对距离测量。伪随机码的选取是设计实现通信测距系统的第一步，需对不同的伪随机码实现原理、相关性、测距误差函数等方面进行研究对比。本文首先介绍了m序列、Gold序列与Weil序列的生成原理，并采用不同的硬件结构和方法生成相应的伪随机序列，采用GPS的C/A码作为Gold序列与Weil序列进行比较分析选取。在FPGA开发平台实现生成Gold序列和Weil序列的硬件电路，分析不同硬件实现方法的优劣与资源消耗情况。后分别计算Gold序列与Weil序列的相关值及其均方根误差，比较Gold序列与Weil序列的伪随机噪声性能。最后，基于测距的原理和激光干涉后的码间串扰现象，构建用于测距的误差函数，与理想的误差函数作对比，分析用不同伪随机码测距的优劣。数据表明：Weil序列的相关值的旁瓣值范围为-60.27dB至-24.01dB、自相关rms为0.303、互相关rms为0.307，指标均优于Gold序列，消耗的硬件资源为Gold序列的30%，误差函数的偏差值更小。Weil序列更适合于太极计划的星间通信测距需求。