一种用于卫星干扰源定位的新型参考源系统及定位方法与流程

专利检索2025-01-11  13


本发明涉及定位领域,尤其涉及一种用于卫星干扰源定位的新型参考源系统。


背景技术:

1、在传统静止轨道卫星干扰源双星定位中,由于信道特性的差异和卫星星历的不精确导致定位精度不足,需要引入地理位置已知的卫星参考源辅助定位。通常需要5个分散的地面卫星参考源发射设备(下文简称参考源)向受扰卫星发射5个参考信号,对参考信号进行采集和校正解算,实现对卫星星历误差的修正,从而提高定位精度。

2、传统参考源天线采用转台式抛物面定向天线。在定位实践中发现,传统参考源易出现以下问题:转台式抛物面定向天线存在转速慢、易发生机械转动故障等问题。在日常卫星干扰定位工作中,5个参考源的对星时间超过30分钟,导致对某些短时驻留的卫星干扰信号无法及时定位,严重影响干扰源定位速度与时效性;而当出现机械故障时,参考源则完全无法对星进而导致无法定位;传统参考源发射的参考信号在卫星转发器上需达到一定信噪比才能用于定位,因此需要在卫星转发器上寻找至少5个可用频点,过程费时;传统参考源抛物面天线口径一般直径2米左右且附带机械转动结构,体积较大,对选址要求严格且建设成本与维保成本高。


技术实现思路

1、本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供一种快速、高可靠性的卫星地面站的定位方法,以解决目前参考源系统参考源故障率高导致定位成功率低以及定位速度慢的技术问题。

2、为了解决上述技术问题,本发明实施例提出了一种用于卫星干扰源定位的新型参考源系统,包括:中控平台、新型小型化参考源、接收模块;其中,

3、所述中控平台,用于通过网络向所述新型小型化参考源发出参考信号发射指令;

4、所述新型小型化参考源,用于根据所述指令生成参考信号,将所述参考信号辐射至静止轨道上一定经度范围的静止轨道卫星;

5、所述接收模块,用于对双星的参考信号进行采集,将采集到的所述参考信号通过网络发送至所述中控平台;

6、所述中控平台,还用于计算所述参考信号的时频差参数;

7、所述中控平台,根据所述时频差参数进行星历校准,得到准确星历后用于干扰源定位。

8、所述中控平台发送的指令包括:设置发射频点、发射带宽、发射功率、pn码序列代号;所述中控平台将所述pn码序列对应的标准信号存入本地缓存。

9、可选地 ,所述新型小型化参考源包括:

10、主控模块,接收指令对其他模块启动监控,主控模块控制gps/北斗授时模块开始向pn序列生成模块发送同步信号;主控模块向pn序列生成模块发送生成多项式、触发模式等信息;

11、pn序列生成模块,根据主控模块发送的生成多项式、触发模式等信息,在授时模块的1pps驱动下发送pn序列到模数转换da模块;

12、da模块,将输入的pn序列由数字信号转化成模拟信号,并输出基带模拟信号到l频段上变频模块;

13、l频段上变频模块,将输入的基带信号变频到l频段,并输出l频段射频信号至所需发射频段的上变频功率放大器buc;

14、buc,将l频段射频上变频至所需发射的频段并进行功率放大,随后输送射频至对应频段的喇叭天线;

15、喇叭天线,将射频信号利用其宽波束的特点将射频信号,即参考信号,辐射至静止轨道上一定经度范围的静止轨道卫星。

16、可选地,所述喇叭天线采用小口径喇叭天线;所述喇叭天线采用固定式天线;所述喇叭天线口径通以下公式计算:

17、

18、其中 hpbd为半功率波束宽度,是天线口径长度相对于工作波长的倍数。根据公式喇叭天线口径只须满足最高频率要求的波束宽度即可;根据所需的天线增益、单个喇叭天线半功率波束宽度以及天线工作频率确定天线口径。

19、可选地,所述接收模块包括:

20、两幅接收天线,同时接收定位主星、定位邻星的参考信号,经过下变频后,输送至双路ad采集模块;

21、双路ad采集模块,对两路信号进行同步数字采集得到信号数据,通过网络发送至中控平台。

22、可选地,所述中控平台通过如下方式计算时频差参数:两路参考信号分别与保存在本地的所述标准信号进行一次互模糊函数计算,分别得到两个时差、频差计算值:

23、

24、其中是互模糊函数值, s std为本地标准码序列, s 1 ,s 2为两路参考信号,、分别为相对于本地信号的时差和频差,t为采样时间,对应第i路信号。将时差和频差分别相减即可得到参考信号的时差与频差计算值:

25、

26、本发明还提供一种用于卫星干扰源定位的新型参考源系统定位方法,包括:

27、中控平台通过网络向新型小型化参考源发出参考信号发射指令;

28、所述新型小型化参考源根据所述指令生成参考信号,将所述参考信号辐射至静止轨道上一定经度范围的静止轨道卫星;

29、接收模块对双星的参考信号进行采集,将采集到的所述参考信号发送至所述中控平台;

30、所述中控平台对所述参考信号的时频差参数进行计算;

31、所述中控平台根据所述时频差参数进行星历误差校准;

32、所述中控平台使用校准后的星历数据进行定位。

33、可选地,所述中控平台发送的指令 包括:设置发射频点、发射带宽、发射功率、pn码序列代号;所述中控平台将所述pn码序列对应的标准信号存入本地缓存。

34、可选地,所述新型小型化参考源根据所述指令生成参考信号,将所述参考信号辐射至静止轨道上一定经度范围的静止轨道卫星的步骤:包括:

35、主控模块接收指令对其他模块启动监控,主控模块控制gps/北斗授时模块开始向pn序列生成模块发送同步信号;主控模块向pn序列生成模块发送生成多项式、触发模式等信息;

36、pn序列生成模块根据主控模块发送的生成多项式、触发模式等信息,在授时模块的1pps驱动下发送pn序列到模数转换da模块;

37、da模块将输入的pn序列由数字信号转化成模拟信号,并输出基带模拟信号到l频段上变频模块;

38、l频段上变频模块将输入的基带信号变频到l频段,并输出l频段射频信号至所需发射频段的上变频功率放大器buc;

39、buc将l频段射频上变频至所需发射的频段并进行功率放大,随后输送射频至对应频段的喇叭天线;

40、喇叭天线将射频信号利用其宽波束的特点将射频信号,即参考信号,辐射至静止轨道上一定经度范围的静止轨道卫星。

41、所述中控平台通过如下方式计算时频差参数:两路参考信号分别与保存在本地的所述标准信号进行一次互模糊函数计算,分别得到两个时差、频差计算值:

42、

43、其中是互模糊函数值, s std为本地标准码序列, s 1 ,s 2为两路参考信号,、分别为相对于本地信号的时差和频差,t为采样时间,对应第i路信号。将时差和频差分别相减即可得到参考信号的时差与频差计算值:

44、

45、本发明实施例参考源系统通过新型小型化参考源采用多个固定式小口径宽波束喇叭天线,实现天线小型化;并且以此形成极宽的天线波束,同时对可视范围内所有卫星辐射低功率参考信号,从而无需机械转动天线,避免了传统双星的参考信号抛物面天线机械转动产生的故障,大大提高可靠性。由于新型小型化参考源采用固定式天线,固定后不能调整极化方式,因而喇叭天线采用圆极化,圆极化信号在水平和垂直极化都能泄露,可以认为参考信号可同时发射至水平、垂直极化。采用小口径喇叭天线后,新型双星的参考信号发射参考信号时将同时辐射向多颗卫星,但为了不影响卫星转发器工作及正常用户信号,需要使用小的发射功率、一般参考信号发射至卫星时功率谱密度显著低于卫星转发器底噪,通过参考信号的时频差定位,可以确保即使参考信号信噪比极低也能通过与本地信号相关计算进行提取检测得到信号时差、频差值,从而可降低参考源的发射功率避免对卫星造成干扰;同时,多个新型小型化参考源也可以通过使用不同的标准码序列进行信号调制、以及使用对应本地码序列信号进行本地互模糊计算得到各参考信号时频差数值,实现多参考同频码分复用


技术特征:

1.一种用于卫星干扰源定位的新型参考源系统,其特征在于,包括:中控平台、新型小型化参考源、接收模块;其中,

2.如权利要求1所述的参考源系统,其特征在于,所述中控平台发送的指令包括:设置发射频点、发射带宽、发射功率、pn码序列代号;所述中控平台将所述pn码序列对应的标准信号存入本地缓存。

3.如权利要求1所述的参考源系统,其特征在于,所述新型小型化参考源包括:

4.如权利要求3所述的参考源系统,其特征在于,所述喇叭天线采用小口径喇叭天线;所述喇叭天线采用固定式天线;所述喇叭天线口径通以下公式计算:

5.如权利要求4所述的参考源系统,其特征在于,所述接收模块包括:

6.如权利要求2所述的参考源系统,其特征在于,所述中控平台通过如下方式计算时频差参数:两路参考信号分别与保存在本地的所述标准信号进行一次互模糊函数计算,分别得到两个时差、频差计算值:

7.一种用于卫星干扰源定位的新型参考源系统及定位方法,其特征在于,包括:

8.如权利要求7所述的定位方法,其特征在于,所述中控平台发送的指令 包括:设置发射频点、发射带宽、发射功率、pn码序列代号;所述中控平台将所述pn码序列对应的标准信号存入本地缓存。

9.如权利要求8所述的定位方法,其特征在于,所述新型小型化参考源根据所述指令生成参考信号,将所述参考信号辐射至静止轨道上一定经度范围的静止轨道卫星的步骤包括:

10.如权利要求7所述的定位方法,其特征在于,所述中控平台通过如下方式计算时频差参数:两路参考信号分别与保存在本地的所述标准信号进行一次互模糊函数计算,分别得到两个时差、频差计算值:


技术总结
本发明实施例提出了一种用于卫星干扰源定位的新型参考源系统及定位方法,包括:中控平台、新型小型化参考源、接收模块;其中,所述中控平台通过网络向所述新型小型化参考源发出参考信号发射指令;所述新型小型化参考源根据所述指令生成参考信号,将所述参考信号辐射至静止轨道上一定经度范围的静止轨道卫星;所述接收模块对双星的参考信号进行采集,将采集到的所述参考信号通过网络传输至所述中控平台;所述中控平台计算所述参考信号的时频差参数用于干扰源定位。本发明实施例提出的参考源系统实现天线小型化;以此形成极宽天线波束,对可视范围内所有卫星辐射低功率参考信号,无需机械转动天线,避免了传统天线机械转动产生故障,提高可靠性。

技术研发人员:周平,李伟,陈祺,刘畅,杨旭,吕俊璋
受保护的技术使用者:国家无线电监测中心
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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