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。
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作者信息:
董孝东
(西南电子技术研究所,四川 成都 610036)