一种用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法.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CN109633574A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201811251798.1(22)申请日2018.10.25(71)申请人上海无线电设备研究所地址200090上海市杨浦区黎平路203号(72)发明人费聚锋李腾飞韩家宇马少飞王召利李阿明(74)专利代理机构上海元好知识产权代理有限公司31323代理人徐雯琼张妍(51)Int.Cl.G01S7/40(2006.01)H04B17/309(2015.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法(57)摘要本发明涉及一种用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法。发射端的模拟PM_BPSK信号能形成周期重复的双信号块。接收端将接收信号转换为数字基带信号，第一步对数字基带信号进行FFT计算，根据FFT结果获得该信号的多普勒频率粗估计值。第二步根据所得的粗估计值，对原始的数字基带信号进行频率取整校正、补偿后，并经窄带滤波得到残余载波信号；对该残余载波信号进行基于双信号块的共轭复相关精估计运算，得到多普勒精估计值。第三步对粗估计值和精估计值进行拟合，得到宽范围高精度的多普勒估计值。本发明相对于传统多普勒估计方法，兼顾了测量效率、测量范围和测量精度，且测量范围大，测量精度高，软件复杂度低，具有广泛的应用前景。CN109633574ACN109633574A权利要求书1/2页1.一种用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法，发射端的PM_BPSK模拟信号能形成周期重复的双信号块，本方法通过拟合FFT粗估计值和双信号块精确估计的多普勒测量方法，得到多普勒频率估计值，其特征在于，包含步骤：S1、将接收的模拟PM_BPSK信号进行处理，生成数字基带信号，数字基带信号经模数转换器采样，采样频率fs，将数字基带信号由时域数据转换为频域数据；经采样后，所述周期重复的双信号块中，每个信号块有N个采样点，两个信号块之间的延迟为D个采样点；S2、对数字基带信号的采样信号，通过FFT运算，得到多普勒频率初步粗估计值grough_estim；S3、将多普勒频率初步粗估计值grough_estim，进行频率取整校正，校正结果即为多普勒频率粗估计值frough_estim；将frough_estim通过粗估计值补偿处理和窄带滤波，得到PM_BPSK信号的残余滤波信号；S4、将所述残余滤波信号，进行基于双信号块的共轭复相关运算，得到复相关值R；S5、鉴相器对复相关值R进行求角度运算得到∠R；∠R表示R的角度，也是相位差值，由∠R算出多普勒频率精估计值ffine_estim；S6、将步骤S2和步骤S5所得的多普勒频率粗估计值frough_estim与多普勒频率精估计值ffine_estim进行拟和，得到最终的多普勒测量结果festim。2.如权利要求1所述的用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法，其特征在于，所述步骤S1中数字基带信号的生成步骤包括：S11、通过信号采集模块，将模拟PM_BPSK信号转换为数字PM_BPSK信号；S12、通过数字下变频处理，将数字PM_BPSK信号与本地载频进行数字混频，生成数字基带信号。3.如权利要求1所述的用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21、选取连续的NFFT个数字基带信号的采样点，每个采样点的位置序号分别记为1,2，…NFFT；所述NFFT个采样点称为FFT块；S22、对步骤S21每个采样点的频域数据进行求模处理；S23、根据步骤S22的求模结果进行峰值搜索操作，将模值的峰值位置对应采样点的位置序号乘以该FFT块的频率分辨率，得到多普勒频率初步粗估计值grough_estim。4.如权利要求1或所述的用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法，其特征在于，步骤S3所述的频率取整校正具体是指：frough_estim＝grough_estim-(grough_estimmodδ)；其中5.如权利要求1或所述的用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法，其特征在于，步骤S3所述的粗估计值补偿处理具体是指：将多普勒频率粗估计值frough_estim与本地载波求和处理，然后进行数字下变频。6.如权利要求1所述的用于深空探测的宽范围高精度多普勒测量方法，其特征在于，步骤S4所述的基于双信号块的共轭复相关运算，具体步骤为：S41、截取残余滤波信号的两个连续重复信号块，分别记为第一信号块和第二信号块；S42、令发送端的残余滤波信号的时域数据信号为x(k)，其中k为离散数字信号的时间2CN109633574A权利要求书2/2页索引，取值为0,1,2,3，…；其复频域等效信号则为其中ftx为发送载波频率，Ts