[發明專利]一種星間相對角度測量的系統及方法

有效

• 申請號: 201811167348.4
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN109470884B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李明成;王春暉;金仲和
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01P13/02
• 分類號: G01P13/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種星間相對角度測量系統，其特征在于，在主星表面安裝發射天線1(1)、接收天線1(2)、接收天線2(3)、接收天線3(4)，其中接收天線1(2)、接收天線2(3)、接收天線3(4)安裝位置不可共線；在從星表面安裝發射天線2(5)；接收天線1(2)與信號處理通道1(6)相連；接收天線2(3)與信號處理通道2(7)相連；接收天線3(4)與信號處理通道3(8)相連；信號處理通道1(6)、信號處理通道2(7)、信號處理通道3(8)與測量結果輸出模塊(9)分別相連；

信號處理通道1(6)、信號處理通道2(7)與信號處理通道3(8)具有相同的結構，包括乘法器1(24)、乘法器2(10)、數控振蕩器NCO1(11)、低通濾波器1(12)、低通濾波器2(13)、乘法器3(14)、乘法器4(15)、偽碼發生器(16)、FFT模塊(17)、相關峰值搜索模塊(18)、環路濾波器1(19)、數控振蕩器NCO2(20)、環路濾波器2(21)、加法器1(22)、乘法器5(25)、乘法器6(26)、低通濾波器3(27)、乘法器7(28)、低通濾波器4(29)、加法器2(30)；乘法器1(24)、低通濾波器1(12)、乘法器3(14)與FFT模塊(17)順次相連；乘法器2(10)、低通濾波器2(13)、乘法器4(15)與FFT模塊(17)順次相連；乘法器3(14)、乘法器4(15)分別與乘法器5(25)、環路濾波器2(21)、加法器1(22)、數控振蕩器NCO1(11)順次相連；數控振蕩器NCO1(11)與乘法器1(24)、乘法器2(10)分別相連；低通濾波器1(12)、低通濾波器2(13)均與乘法器6(26)、乘法器7(28)相連；乘法器6(26)、低通濾波器3(27)、加法器2(30)順次相連；乘法器7(28)、低通濾波器4(29)、加法器2(30)順次相連；加法器2(30)、環路濾波器1(19)、數控振蕩器NCO2(20)與偽碼發生器(16)順次相連；偽碼發生器(16)與乘法器3(14)、乘法器4(15)分別相連；FFT模塊(17)與相關峰值搜索模塊(18)相連，數控振蕩器NCO1(11)、數控振蕩器NCO2(20)分別與解模糊模塊(23)相連；相關峰值搜索模塊(18)與數控振蕩器NCO2(20)、加法器1(22)分別相連；乘法器1(24)、乘法器2(10)、數控振蕩器NCO1(11)、低通濾波器1(12)、低通濾波器2(13)、乘法器3(14)、乘法器4(15)、乘法器5(25)、環路濾波器2(21)、加法器1(22)構成載波跟蹤環路；乘法器6(26)、低通濾波器3(27)、乘法器7(28)、低通濾波器4(29)、加法器2(30)、環路濾波器1(19)、數控振蕩器NCO2(20)、偽碼發生器(16)構成偽碼跟蹤環路。

2.一種如權利要求1所述系統的星間相對角度測量方法，其特征在于：主星通過發射天線1(1)向從星發送姿態測量控制信號，從星接收到控制信號后，通過發射天線2(5)向主星發送姿態測量信號；主星通過接收天線1(2)、接收天線2(3)、接收天線3(4)從三條不同的路徑上分別接收信號；每條通道接收到的信號經過下混頻后使用ADC進行采樣，采樣后的信號分別與數控振蕩器NCO1(11)輸出的I、Q兩路恢復載波相乘，再分別通過低通濾波器1(12)和低通濾波器2(13)濾除高頻分量；

將I、Q兩路濾波結果與偽碼發生器(16)輸出的偽碼做乘法運算，I、Q兩路相關結果看做一個復數輸入到FFT模塊(17)做傅里葉變換，由時域轉換到頻域，傅里葉變換結果輸入到相關峰值搜索模塊(18)，搜索是否有超過預設門限值的功率值；將上述過程定義為基本運算；

如果沒有符合條件的功率值出現，相關峰值搜索模塊(18)將輸出信號到數控振蕩器NCO2(20)，控制本地的偽碼發生器(16)延遲一個碼片后重復前述基本運算；如果出現了符合條件的功率值，在當前碼片相位情況下重復基本運算，確認該功率值是否穩定出現，如果不穩定，相關峰值搜索模塊(18)將輸出信號到數控振蕩器NCO2(20)，控制偽碼延遲一個碼片后重復基本運算，如果穩定即符合條件的功率值連續出現五次，將該功率值對應的頻率，也就是多普勒頻偏Δω輸出到數控振蕩器NCO2(20)與加法器1(22)，同時環路濾波器1(19)與環路濾波器2(21)開始工作；當載波跟蹤環與偽碼跟蹤環鎖定后，由數控振蕩器NCO1(11)和數控振蕩器NCO2(20)得到載波相位值和偽碼相位值，并傳到解模糊模塊(23)；根據偽碼相位值計算載波相位模糊周數結合載波相位值得到無模糊載波相位值；三路信號處理通道得到的無模糊載波相位值輸入到測量結果輸出模塊(9)得到最后的相對姿態測量結果，也就是從星相對于主星的俯仰角和方位角。