1 目前系統存在的問題及跳頻系統的組成

　　全球衛星定位移動車輛監控系統(Global Positioning System-Automatic Vehicle Location,簡稱GPS-AVL)是在全球衛星定位系統GPS、地理信息系統GIS (Geography Information System)和移動通信網技術上實現的移動目標管理系統。GPS-AVL系統由指揮監控基站和移動車載單元兩部分組成。

　　目前,GPS-AVL系統存在的問題主要有:車載單元與監控中心之間的動態數據交換速率低、GIS電子地圖的實時顯示和實時報警速度慢、容量和信道的使用效率不高。隨著現代反高科技作案和反電子對抗課題的提出,這些問題更加突出,并且增加了通信的隱蔽性、保密性和抗惡意干擾、抗多徑衰落的要求。

　　為此,可在原有普通電臺系統的基礎上加以改進,綜合跳頻(FH)通信、碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)等多種技術,采用全新的小區制兩級蜂窩組網方式和通信協議組建GPS-AVL系統,系統組成原理如圖1所示。

2 跳頻關鍵技術

2.1 跳頻圖案的構造

　　跳頻圖案的選擇對跳頻通信系統性能的好壞有決定性的影響。由于各用戶的跳頻超始相位不同,傳輸延時差異等因素,要做到跳頻圖案無相互干擾極其困難。跳頻頻隙的“擊中”或者稱為“碰撞”,可用參數漢明相關來衡量。

2.1.1 跳頻圖案設計要求

　　(1)每個跳頻序列都可以使用頻隙集合中的所有頻隙,以實現處理增益最大;

　　(2)跳頻序列數目盡量多且實現電路盡量簡單,以實現多址通信;

　　(3)跳頻序列集合中任意兩個跳頻序列在所有相對時延下,發生頻隙重合的次數應盡可能少,同時跳頻序列集合中的任意跳頻序列與其跳頻平移序列的重合次數也應盡可能少,即要求漢明互相關和漢明自相關越小越好;

　　(4)跳頻序列應有良好的均勻性、隨機性和較大的線性復雜度,以使系統具有良好的抗干擾性能,且令敵方不能利用以前傳輸的頻率信息預測當前和以后的頻率;

　　(5)跳頻序列應能實現寬頻隙跳頻,以對抗寬帶阻塞干擾、跟蹤干擾和抗多徑衰落。

2.1.2 跳頻圖案實現電路

　　理論分析表明:假設重合次數為k,頻隙數目q=pn(p為素數),性能最優的跳頻序列碼是長度為L=q-1,信息元b=k+1的(L,b)RS碼。它為非重復序列族,序列數目為q;序列漢明自相關旁瓣為0;兩序列在任意相對時延τ下,漢明互相關不大于1。在本系統中,設定k=1，p=2，n=5，q=pn=25=32，則L=q-1=31，b=k+1=2。為實現寬頻隙跳頻,采用對偶頻帶法構造跳頻序列族,可滿足設計要求。假定跳頻頻隙不小于32Δf,選取(31,2)RS碼,跳頻序列按如下步驟構造:

　　(1)在頻隙集合F={0,1,…,63}上構造兩個區間頻帶,分別為:F1={0,1,…,31}和F2={32,33,…,63};

　　(2)選擇n=5次本原多項式:f(x)=x5+x2+1;

　　(3)以f(x)為聯接多項式的m序列發生器產生非零狀態序列G={a1，a2，…，a31}；

　　(4)在G的各項加上一個該m序列的固定狀態aV={v1，v2，…,v5},即可生成區間F1和F2上的兩族非重復跳頻序列:
　　　

式中,加法按逐位模2運算;

　　(5)組合區間F1和F2上的兩族跳頻序列得到新的一族跳頻序列SV(j)。由于跳頻頻隙不小于32Δf,所以實際上SV(j)在區間F1和F2上的跳頻頻隙相互交錯,即:
　

　　跳頻序列SV(j)的實現電路如圖2所示。