[發明專利]估計航天器或飛行器發射的目標信號行程差的方法和系統

有效

• 申請號: 201280069985.2
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN104137447A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 讓-馬克·艾姆;拉斐爾萊·桑切斯;弗雷德里克·武盧贊
• 申請（專利權）人: 阿斯特里姆有限公司
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;李春暉

技術領域

本發明屬于航天器或飛行器觀測的領域，并且更具體地，涉及一種用于估計由所述飛行器發射的稱為“目標信號”的信號所跟隨的分別到達接收基站的第一接收天線和第二接收天線上的兩個路徑之間的行程差的系統和方法。

盡管以非限制性的方式，然而本發明尤其有利地適用于特別針對對地靜止軌道(GEO)中的衛星的衛星軌道恢復。

背景技術

圖1示出了用于恢復GEO軌道中的衛星20的軌道的已知系統10。

已知的軌道恢復系統10包括由第一接收天線12a和第二接收天線12b構成的接收基站。衛星20發射目標信號到地球，并且該目標信號被接收基站的第一接收天線12a和第二接收天線12b中的每個接收天線接收。

例如，尤其通過估計所述目標信號所跟隨的分別到達接收基站的第一接收天線12a和第二接收天線12b上的兩個路徑之間的行程差，來恢復衛星20的軌道。

根據與第一接收天線12a和第二接收天線12b上分布接收的目標信號相對應的信號之間的相位差，來估計圖1中標記為“dm”的行程差。

行程差dm例如用于估計圖1中標記為“θ”的目標信號相對于接收基站的到達方向，這通常是通過假定所述到達方向θ對于第一和第二接收天線12a、12b中的每一個都相同來實現的(該近似在如下假設下有效：接收基站和衛星20之間的距離遠大于圖1中標記為“db”的第一接收天線12a與第二接收天線12b之間的距離)。根據另一示例，通過可能地考慮其他測量結果和/或信息，行程差dm直接用于衛星20的軌跡模型以直接恢復所述衛星的軌道。

處理裝置14執行第一和第二接收天線12a、12b上接收的所述信號的處理操作。處理裝置14分別通過第一接收鏈16a和第二接收鏈16b而關聯于第一和第二接收天線中的每一個。

通常，接收基站的第一和第二接收天線12a、12b之間的距離db越大，行程差dm的估計就越準確。在已知的GEO軌道恢復系統10中，距離db約為幾百米。

然而，行程差估計的準確性很大程度上取決于相位差測量的準確性，而相位差測量的準確性取決于由第一和第二接收天線12a、12b接收的目標信號的信號噪聲/干擾比。因此，如果該信號噪聲/干擾較低，則估計的準確性將較低，并且對第一和第二接收鏈16a、16b的相位穩定更加敏感。實際上，測量的相位差的變化包括由行程差dm的變化引起的變化和關聯于第一和第二接收鏈16a、16b的相位不穩定的變化二者。

為了提高信號噪聲/干擾比，第一和第二接收天線12a、12b是高度定向的，以具有非常顯著的各自的天線增益。為了減少關聯于第一和第二接收鏈16a、16b的相位不穩定的變化，構成所述第一和第二接收鏈的元件自身必須是非常穩定的，并且通常是硬的。

為了獲得良好的性能水平，這種已知的GEO軌道恢復系統10是復雜的且制造成本高。

此外，已知的GEO軌道恢復系統10涉及將(載波頻率或中頻上的)無線電頻率信號傳輸至執行數字化的處理裝置14。這也造成高成本和托管估計系統的站點上的土木工程問題(纜線的可接受曲率半徑、衰減等)。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術解決方案的全部或一些限制，尤其是上文所說明的那些。

為此，根據第一方面，本發明涉及一種用于估計由航天器或飛行器發射的稱為“目標信號”的信號相對于接收基站的行程差或到達方向的方法，其中所述接收基站包括第一接收天線和第二接收天線，所述方法包括測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的目標信號相對應的信號之間的稱為“有用相位差”的相位差的步驟，和根據有用相位差的測量估計行程差或到達方向的步驟。有用相位差的測量步驟包括使分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的信號與參考目標信號相關，或借助FFT或PLL分析分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的所述信號。

根據特定實現，所述方法包括單獨的或所有技術上可能組合的一個或更多個以下特征。

在特定實現中，參考目標信號是在稱為“定向天線”的接收天線上接收的信號，該定向天線在飛行器方向中具有大于該接收基站的第一接收天線和第二接收天線的天線增益的天線增益。

在特定實現中，所述方法還包括以下步驟：

-借助于發射天線，將稱為“校準信號”的信號發射至接收基站；

-測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的校準信號相對應的信號之間的稱為“校準相位差”的相位差；

–根據有用相位差測量而補償校準相位差測量的變化。