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当飞行器以超高声速在临近空间飞行时,出现的大多普勒和动态等离子鞘套等恶劣通信环境,使得难以采取有效的通信方法实现飞行器的测控通信,从而严重制约了高超声速飞行器的可靠信息传输。由于要研究等离子鞘套环境下的通信新方法,首先就要认识高超声速飞行器综合信道的信道特性,而认识其信道特性的最直观的方法就是对其进行信道探测。但是恶劣通信环境使得传统的信道探测技术不能直接应用到高超声速条件下进行信道探测。因此对高超声速飞行器综合信道探测新技术进行研究,为等离子鞘套环境下通信新方法的研究提供数据支撑具有重要意义。本文的研究内容和主要工作如下:1.对高超声速飞行器综合信道特性进行了分析。首先对高速移动衰落信道的功率损耗特性、多普勒效应和对应的参数提取方法进行了分析研究;其次,对动态等离子鞘套的动态性、信号传播特性以及等离子鞘套的信道特性进行了分析;最后,在分析的高速移动衰落信道和动态等离子鞘套信道的信道特性的基础上,对高超声速飞行器综合信道的信道特性进行了总结概括,以便后续有针对性的对探测方法进行理论性能分析。2.针对高超声速飞行器综合信道的信道特性,改进了两种信道探测方法,并对探测方法进行了高超声速条件下的理论性能仿真。根据高超声速飞行器综合信道具有低信噪比、快时变和衰减大的特点,对信道探测方案需要满足的要求进行了具体分析。根据分析的探测信号要满足恒包络的特点,选择chirp扩频信号和CAZAC(恒包络零自相关)序列作为高超声速飞行器综合信道的探测信号;选择脉冲压缩和循环滑动相关方案作为信道探测的主要体制。综合考虑探测信号和探测体制的选择,分别对已有的基于chirp扩频信号的脉冲压缩探测方案和基于CAZAC序列的滑动相关探测方案进行改进,得到了两种可以应用到高超声速飞行器综合信道探测的方案:基于CAZAC序列的脉冲压缩探测方案和基于CAZAC序列的循环滑动相关探测方案。针对高超声速飞行器综合信道的特性,对几种探测方案进行了理论性能仿真。仿真结果表明:基于CAZAC序列的循环滑动相关探测方案的探测性能明显优于其他探测方案。该探测方案能对信噪比为-20dB且时变率为200kHz的快时变衰落信道实现准确探测,满足高超声速飞行器综合信道的探测要求。3.对探测方法进行了地面模拟实验验证。通过DPSE02(第二代动态等离子体科学实验装置)模拟动态等离子鞘套信道环境,利用EB F8信道模拟机对高速移动衰落信道进行信道建模,将两种信道环境进行级联构成高超声速飞行器综合信道环境。在搭建的信道环境上,在不同实验条件下对基于CAZAC序列的循环滑动相关探测方案进行了探测实验验证。实验结果表明:当等离子体变化频率为200kHz的时候,该方案的探测误差为0.1kHz,基本可以忽略不计;可以对不同飞行速度和飞行角度的高速移动衰落信道的最大多普勒频偏、频谱扩展及幅度和相位的概率密度分布进行准确提取;可以对不同频段的高超声速飞行器综合信道的等离子体变化频率、多普勒功率谱进行准确估计。因此基于CAZAC序列的循环滑动相关探测方案可以满足高超声速飞行器环境下的信道探测要求。