低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统.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CN112051543A(43)申请公布日2020.12.08(21)申请号202010891076.3(22)申请日2020.08.30(71)申请人西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所)地址610036四川省成都市金牛区茶店子东街48号(72)发明人梅勇兵李大芳朱国富周李春(74)专利代理机构成飞(集团)公司专利中心51121代理人郭纯武(51)Int.Cl.G01S5/02(2010.01)G01S19/25(2010.01)G01S19/08(2010.01)G01S19/42(2010.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统(57)摘要本发明公开的一种低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，旨在提供一种能够减少定位站数量，降低地面终端复杂度的无源定位系统。本发明通过下述技术方案实现，频率信息提取模块接收卫星下行网控信号，实时获取给通信终端分配的通信频率；频率信息提取模块与信号频率测量模块同时将获取的分配通信频率和实际频率送入多普勒频移估计模块，估计通信终端相对卫星的多普勒频移；目标位置分布曲线计算模块根据多普勒频移和星历预测模块送来的卫星星历，解算出的通信终端位置分布曲线；定位解算模块利用干涉仪测向模块对通信终端发射信号进行无源测向获得通信终端相对定位站的方位信息的示向线和通信终端位置分布曲线，求解通信终端位置得到无源定位结果。CN112051543ACN112051543A权利要求书1/2页1.一种低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，包括，连接目标位置分布曲线计算模块的星历预测模块，与多普勒频移估计模块相连的频率信息提取模块和信号频率测量模块，与定位解算模块相连的干涉仪测向模块，其特征在于：星历预测模块实时获取卫星广播的星历信号，获得卫星位置信息和速度向量；频率信息提取模块接收卫星下行网控信号，利用非协同信号处理、协议分析通信终端分配信息，实时获取给通信终端分配的通信频率；信号频率测量模块接收通信终端上行信号，测量获取通信终端发射信号的实际频率，频率信息提取模块与信号频率测量模块同时将上述获取的分配通信频率和实际频率送入多普勒频移估计模块，多普勒频移估计模块利用实际频率与分配频率的差来估计获得通信终端相对卫星的多普勒频移；目标位置分布曲线计算模块基于多普勒频移估计模块估计获得的多普勒频移，根据星历预测模块送来的卫星星历，进行满足多普勒频移条件的目标位置分布曲线计算，将解算出的通信终端可能位置分布曲线送入定位解算模块；定位解算模块利用干涉仪测向模块对通信终端发射信号进行无源测向获得的通信终端相对定位站的方位信息的示向线和通信终端位置分布曲线，求解通信终端位置，得到通信地面终端无源定位结果。2.如权利要求1所述的低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，其特征在于：干涉仪测向模块根据接收通信终端上行信号，对通信终端发射信号进行无源测向，获得通信终端相对定位站的方位信息的示向线，将所述示向线送入定位解算模块。3.如权利要求1所述的低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，其特征在于：星历预测模块根据工作场景进行卫星星历预测，实时获取卫星星历信号，进行卫星星历预测得到卫星位置信息和速度向量。4.如权利要求1所述的低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，其特征在于：定位站通过星历预测模块获得的卫星星历获取卫星的地心地固坐标系的空间位置(xs,ys,zs)，以及速度向量(vx,vy,vz)，接收处理下行信号，解析网控信号，获取通信终端临时身份识别码及通信频率分配信息，通过频率映射表，得到分配给通信终端通信发射工作频率fA。5.如权利要求1所述的低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，其特征在于：信号频率测量模块接收处理通信终端上行信号，完成通信终端发射信号频率测量，获得通信终端实际发射频率fM。6.如权利要求1所述的低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，其特征在于：多普勒频移估计模块根据通信终端通信发射工作频率fA和通信终端实际发射频率fM，通过通信终端补偿机制，获得通信终端相对卫星的多普勒频移fd＝fA-fM。7.如权利要求1所述的低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，其特征在于：目标位置分布曲线计算模块根据地心地固坐标系的空间位置坐标(xs,ys,zs)、速度向量坐标(vx,vy,vz)和通信终端通信发射工作频率fA，计算满足卫星多普勒频移fd与地面终端的位置(xT,yT,zT)分布曲线：式中,C为光速，R为地球半径。8.如权利要求1所述的低轨卫星移动通信地面终端无源定位系统，其特征在于：干涉仪2CN112051543A权利要求书2/2页测向模块接收通信终端上行信号，对通信终端发射信号进行无源测向