空间精密OFDM测距技术 (2009年)
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收稿日期 ：２００８‐０２‐１０
基金项目 ：国家自然科学基金资助 （６０６０２０６３） ；陕西自然科学基金资助 （２００６Ｆ２８ ）
作者简介 ：任光亮（１９７１‐） ，男 ，教授 ，博士 ，Ｅ‐ｍａｉｌ ：
ｇ
ｌｒｅｎ＠ ｍａｉｌ ．ｘｉｄｉａｎ ．ｅｄｕ ．ｃｎ ．
空 间精 密 Ｏ Ｆ ＤＭ 测 距技 术
任 光 亮 ， 孙 垂 强 ， 倪 浩 ， 常 义 林
（西安电子科技大学 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室 ，陕西 西安 ７１００７１）
摘要 ：根据 ＯＦＤＭ 的时频特性 ，提出了一种新的空间测距方法 ．首先在时域对 ＯＦＤＭ 信号进行相关处
理 ，得到距离的粗估计 ，在粗估计的基础上 ，利用 ＯＦＤＭ 不同子载波数据之间的相位差 ，得到距离的精
确估计 ，根据精确估计的结果对粗估计的结果进行校正 ，从而得到最终的距离估计值 ．仿真结果表明 ，该
方法的测距精度比采用延迟锁定环的伪码测距方法至少提高了 ４ 倍 ，并且在信噪比大于２０ ｄＢ时 ，可以
达到厘米级 ．
关键词 ：正交频分复用 ；相关处理 ；相位测量 ；测距精度
中图分类号 ：ＴＮ９１９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００１‐２４００（２００９）０２‐０２０３‐０４
ＯＦＤＭ ｂａｓｅｄ ｐｒｅｃｉｓｅ ｒａｎｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｓｐａｃｅ
ＲＥ Ｎ Ｇ ｕａｎ
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， ＳＵ Ｎ Ｃｈｕｉ
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， Ｎ Ｉ Ｈ ａｏ ， Ｃ Ｈ Ａ ＮＧ Ｙ ｉ
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（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂ ．ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ，Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖ ．，Ｘｉ摧ａｎ ７１００７１ ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＯＦＤＭ ｉｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎｓ ，ａ ｎｏｖｅｌ ｒａｎｇｉｎｇ
ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｓｐａｃｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ．Ｔ ｈｅ ｃｏａｒｓｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｎｇｅ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｏｆ ＯＦＤＭ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗ ｅｅｎ ｔｈｅ ｓｕｂ‐ｃａｒｒｉｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ． Ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅｎ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ
ｃｏｒｒｅｃｔ ｔｈｅ ｃｏａｒｓｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｎｇｅ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ｒａｎｇｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ４ ｔｉｍｅｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｐｓｅｕｄｏ‐ｃｏｄｅ
ｒａｎｇｉｎｇ ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ ，ｔｈｅ ｒａｎｇｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｓ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ‐ｔｏ‐ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ
ｉｓ ｂｅｙｏｎｄ ２０ ｄＢ ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ： ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ；
ｐ
ｈａｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ；
ｒａｎｇｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ
无线电测距技术是卫星测控系统 、导航系统和高精度空间测距系统等的关键技术
［１］
．随着新一代卫星系
统测控技术的发展和导航系统研究的深入开展 ，对测距系统提出了更高的要求 ，要求测距系统具有更高的测
距精度和更大的不模糊测距范围 ．针对卫星测控系统和航天导航系统发展的要求 ，近年来在测距技术领域开
展了大量的研究
［２‐３］
．
伪随机码测距技术是近年来在无线通信 、卫星测控和导航系统中应用研究的热点 ．它具有抗干扰 、抗噪
音 、抗多径衰落 、保密性强 、功率谱密度低 ，隐蔽性好和截获概率低 、可多址和任意选址等特点 ，并与第三代无
线通信 、卫星通信和测控中的扩频调制技术兼容 ．但由于伪随机码的码片速率和数字化处理中码片采样相位
的误差等因素严重地影响到达时间（Ｔ ＯＡ ）或时延差的测量精度 ，使得伪随机码测距技术的测距精度不高 ．
如果要进一步提高其测距精度 ，就需要非常高的伪随机码码片速率 ，这会大大增加系统实现的技术难度 ．采
用伪随机码测距技术与其他测距技术结合会使测距系统变得非常复杂
［４］
．采用延迟锁定环的测距方法使得
测距精度主要取决于延迟锁定环的跟踪精度
［５］
，因而 ，这些伪随机码测距技术都很难满足现代测距系统的
要求 ．
２００９ 年 ４ 月
第 ３６ 卷 第 ２ 期
西安电子科技大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＤＩＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ａｐｒ ．２００９
Ｖｏｌ ．３６ Ｎ ｏ ．２
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