遥测是一种无线通信方式,在军事、国民以及科学研究等方面都有着广泛的应用,例如运载航天飞机、北斗导航卫星、气象监测卫星、资源勘测卫星等系统,特别是在航空、航天事业领域,遥测技术更是占据着无比重要的地位。帧同步是目前航空、航天遥测通信系统中常采用的同步技术,通过将一维伪随机序列插入到每一帧数据的头部作为帧同步标志,利用帧同步码相关性完成帧同步。而对于航空、航天这种远距离无线通信来说,信号在空间中传输时会存在着各种不确定性干扰情况,导致帧同步码元发生错误,使得在接收端产生漏检和虚警问题。为了解决一维伪随机序列在帧同步系统中性能不足的问题,可以通过改善帧同步码的抗干扰性来提高系统的抗干扰能力,本文将最佳跳频图应用于帧同步系统中,其良好的自相关和互相关性能够有效地提高系统的同步概率。本文首先在基于帧同步系统的研究之上,简要介绍了帧同步系统的原理和结构组成,并对帧同步系统的漏检、虚警等关键性能指标做了分析,然后对PCM遥测帧同步系统的系统结构及帧结构进行了简要描述。有限域和Costas序列是构造最佳跳频图的关键,所以接下来介绍了有限域的基础理论和Costas序列的代数结构及特性,引入了利用扩域构造有限域的方法,并给出了一种基于穷举法获得Costas序列的方法。然后重点介绍了基于有限域来构造Welch Costas序列和Golomb Costas序列的方法,并利用Welch Costas序列在垂直方向循环移位生成含有一个间隙行的最佳跳频序列,Golomb Costas序列在垂直或水平方向循环移位生成含有一个间隙行或一个间隙列的最佳跳频序列。最后通过计算对一维的巴克码的自相关性能、Welch Costas序列的自/互相关性能、最佳跳频序列的自/互相关性能做了对比。本文给出了基于最佳跳频图的遥测帧同步系统的帧结构及系统模型,并经过计算结果分析表明,最佳跳频图在最大多普勒频移范围内具有良好的自相关和互相关性能,因此通过预估最大多普勒频移来对最佳跳频图进行合理设计能够有效地改善遥测系统的抗干扰能力,提高系统的帧同步性能。