低轨卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法.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CN110187368A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910546904.7(22)申请日2019.06.24(71)申请人中国电子科技集团公司第二十九研究所地址610036四川省成都市金牛区营康西路496号(72)发明人蔡文波马达钟顺林高平谢瑞宏缪赟晨(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人钱成岑(51)Int.Cl.G01S19/25(2010.01)G01S19/29(2010.01)G01S19/30(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图3页(54)发明名称低轨卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法(57)摘要本发明公开了低轨卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法，包括：步骤一：上位机计算时间原点；步骤二：伺服分机将成功跟星的起始时刻的准确时间信息反馈给上位机；步骤三：上位机对相关初始化参数进行计算；步骤四：上位机将相关初始化参数传递给DSP，DSP将量化后的参数信息传递给FPGA；步骤五：FPGA根据DSP传来的初始化参数信息进行多普勒频偏的量化计算，收发分机根据不同的载波频率分开计算；步骤六：根据计算的多普勒频偏估计值，在发射分机做预失真，在接收分机做后补偿。本发明实现稳定的载波同步；降低星上解码的难度；简化多普勒频偏计算的硬件实现难度，避免在FPGA中进行复杂算法设计；对底层多普勒频偏的预失真和补偿情况进行实时监控。CN110187368ACN110187368A权利要求书1/2页1.低轨卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法，其特征在于：卫星为低轨卫星，在地面终端对其与低轨卫星之间的多普勒频偏处理方法的估计方法如下：步骤一：上位机获取当前要通信的卫星的轨位信息，同时根据当前终端的地理位置信息计算出卫星准确的过顶时间，并将此时间设为时间原点；步骤二：伺服分机驱动天线进行跟星，并通过GPS或北斗获取准确的时间信息，伺服分机会将成功跟星的起始时刻的准确时间信息反馈给上位机；步骤三：上位机根据获得的卫星轨位信息、终端的地理位置信息、开始准确跟星的时间信息和发射机与接收机工作的载波频率信息对相关初始化参数进行计算；步骤四：上位机将相关初始化参数传递给DSP，DSP做量化处理，并将量化后的参数信息传递给FPGA；步骤五：FPGA根据DSP传来的初始化参数信息进行多普勒频偏的量化计算，收发分机的多普勒频偏是根据不同的载波频率分开计算的。2.根据权利要求1所述的卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法，其特征在于：在得到收发分机的多普勒频偏之后，执行步骤六：步骤六：在发射分机中，将计算的多普勒频偏对发送信号进行预失真处理。3.根据权利要求2所述的卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法，其特征在于：多普勒频偏处理方法还包括补偿方法，具体为步骤七：在接收分机中，将计算的多普勒频偏对接收信号进行补偿，将补偿后的信号送入后续的锁频环和锁相环模块进行载波同步处理。4.根据权利要求3所述的卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法，其特征在于：上位机对FPGA中估计的多普勒频偏进行实时监控，底层FPGA将针对发射分机和接收分机计算出的多普勒频偏分别反馈至上位机，上位机根据理论计算结果与底层硬件计算结果进行对比，以监控底层多普勒频偏预失真和补偿的准确性。5.根据权利要求1所述的卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法，其特征在于：上位机根据星务平台的信息获取当前要通信的卫星的轨位信息。6.根据权利要求1所述的卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法，其特征在于：步骤三中的相关初始化参数包括P1-P6。7.根据权利要求1所述的卫星与地面终端之间的多普勒频偏处理方法，其特征在于：FPGA根据DSP传来的初始化参数信息按下式进行多普勒频偏的量化计算，收发分机的多普勒频偏是按下式根据不同的载波频率分开计算的，式子如下：n＝(t-t1)/Ts1246β(n)＝(P4/2+P5×n/2)×πβ(n)_quat＝β(n)×212/πcos_β(n)_quat＝cos(β(n))×214sin_β(n)_quat＝sin(β(n))×2142CN110187368A权利要求书2/2页其中，n为量化处理的当前时刻，t1为地面终端伺服分机搜星成功后给接收机初始化时刻，fd为多普勒频偏，fc为当前卫星向地面终端发射信号(接收分机)或地面终端向卫星发射信号(发射分机)的载波频率，β(n)为量化时刻n对应的β(t)的值，在硬件实现时将β(n)的值量化成13bits有符号数，对应的值为β(n)_quat，通过查表法求β(n)的正余弦值，并量化成15bits有符号数，其值为cos_β(n)_quat和sin_β(n)_quat，fd,cw是最