一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112152678A(43)申请公布日2020.12.29(21)申请号202011161214.9(22)申请日2020.10.27(71)申请人四川九洲电器集团有限责任公司地址621000四川省绵阳市科创园区九华路6号(72)发明人费炳超余波杨其聪邵宇聪(74)专利代理机构成都行之专利代理事务所(普通合伙)51220代理人林菲菲(51)Int.Cl.H04B7/01(2006.01)H04B7/185(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图6页(54)发明名称一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路(57)摘要本发明公开了一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路，通过卫星运行轨道参数计算地心惯性坐标系下的卫星位置和卫星速度，并综合出硬件加速电路，然后将地面接收平台的地理位置信息由地心惯性坐标系转换到地固坐标系，并综合出硬件加速器的实现电路，最后利用卫星与地面接收平台在地固坐标系下的相对位置和速度求解多普勒频移，并综合出硬件加速器的实现电路，以同时提高计算卫星速度和计算精度。CN112152678ACN112152678A权利要求书1/3页1.一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路，其特征在于，包括：卫星运行轨道参数解析模块，用于对低轨卫星在当前时刻的卫星运行轨道参数进行解析，得到所述低轨卫星在地心惯性坐标系下的卫星位置和卫星速度；坐标系转换模块，用于将所述地心惯性坐标系下的卫星位置转换为地固坐标系下的卫星位置；将所述地心惯性坐标系下的卫星速度转换为地固坐标系下的卫星速度；多普勒频移计算模块，用于根据多普勒频移计算公式对所述地固坐标系下的卫星位置和所述地固坐标系下的卫星速度进行计算，得到所述低轨卫星在当前时刻的多普勒频移。2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路，其特征在于，所述卫星运行轨道参数解析模块包括：基本参数获取单元，用于获取卫星运动轨道参数，并对所述卫星运动轨道参数进行解析，得到升交点赤经、轨道倾角、近地点幅角、轨道偏心率、轨道半长轴和过近地点时刻；平均运动值计算单元，用于通过平均运动计算公式对所述轨道半长轴和地球引力常数进行计算，得到平均运动值n；平近点角计算单元，用于通过平近点角计算公式对所述平均运动值n、所述过近地点时刻和当前时刻t进行计算，得到平近点角M；偏近点角计算单元，用于通过偏近点角计算公式对所述轨道偏心率、所述平近点角M进行迭代计算，得到目标偏近点角E；中间变量计算单元，用于通过中间变量计算电路对近地点幅角、升交点赤经和轨道倾角进行计算，得到中间变量，通过通过中间变量计算电路对近地点幅角、升交点赤经和轨道倾角进行计算，得到中间变量；卫星位置计算单元，用于通过卫星位置向量计算电路对轨道偏心率、轨道半长轴、偏近点角E和中间变量、进行计算，得到低轨卫星在地心惯性坐标系下的卫星位置；卫星速度计算单元，用于通过卫星速度向量计算电路对轨道偏心率、轨道半长轴、偏近点角E、平均运动值n和中间变量、进行计算，得到低轨卫星在地心惯性坐标系下的2CN112152678A权利要求书2/3页卫星速度。3.根据权利要求2所述的一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路，其特征在于，所述平均运动计算公式具体为：，其中，指地球引力常数，指轨道半长轴。4.根据权利要求2所述的一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路，其特征在于，所述平近点角计算公式为，其中，M指平近点角、n指平均运动值、指近地点时刻、t指当前时刻。5.根据权利要求3所述的一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路，其特征在于，所述通过偏近点角计算公式对所述轨道偏心率、所述平近点角M进行迭代计算，得到目标偏近点角E，包括：步骤1：设定偏近点角的初始值为平近点角M；步骤2：根据偏近点角计算公式计算偏近点角的更新值，并基于偏近点角的初始值和所述偏近点角的更新值计算偏近点角的变化值；步骤3：比较所述偏近点角的变化值与收敛条件值的大小，当所述偏近点角的变化值小于所述收敛条件值，则将所述偏近点角的更新值作为新的偏近点角的初始值，并返回执行步骤2；步骤4：当所述偏近点角的变化值不小于所述收敛条件值，则将所述偏近点角的更新值作为目标偏近点角E。6.根据权利要求5所述的一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路，其特征在于，所述偏近点角计算公式具体为：，其中，E指目标偏近点角，指轨道偏心率、M指平近点角。7.根据权利要求3所述的一种低轨卫星多普勒频偏的计算电路，其特征在于，所述中间变量计算电路包括第一数字频率合成器、第二数字频率合成器、第三数字频率合成器；通过第一数字频率合成器对近地点幅角进行处理，得到近地点幅角模拟信号；通过第二数字频率合成器对升交点赤经进行处理，得到升交点赤经模拟信号；通过第一数字频率合成器对轨道倾角进行处理，得到轨道倾角模