[發明專利]粗軌航天器與北斗三號衛星星間鏈路信號雙向捕獲方法

在審

• 申請號: 202011048441.0
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112213747A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 趙帥;龔文斌;林寶軍;趙亞慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G01S19/26
• 分類號: G01S19/26;G01S19/12;G01S19/37
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種粗軌航天器與北斗三號衛星星間鏈路信號雙向捕獲方法，其特征在于，包括：

將粗軌航天器的星間鏈路模塊切換至信號大范圍捕獲工作模式，粗軌航天器單向捕獲北斗衛星的星間鏈路信號，粗軌航天器獲取對北斗衛星的單向精密測距值，粗軌航天器的定軌算法及時間同步算法模塊對所述單向精密測距值進行處理，得到粗軌航天器的精密軌道及粗軌航天器的精密鐘差；

將粗軌航天器的星間鏈路模塊切換至信號補償收發工作模式，粗軌航天器的星間鏈路模塊進行信號收發時，根據粗軌航天器的精密軌道與預注粗軌誤差實時計算信號的達到時間，對星間鏈路信號的接收、捕獲、調制及發送進行參數補償，自動完成粗軌航天器與北斗衛星之間星間鏈路信號雙向捕獲。

2.如權利要求1所述的粗軌航天器與北斗三號衛星星間鏈路信號雙向捕獲方法，其特征在于，還包括：

粗軌航天器地面主控站向粗軌航天器注入粗軌航天器初始軌道、粗軌航天器初始鐘差、粗軌航天器星間鏈路終端通道時延參數；

粗軌航天器地面主控站向粗軌航天器注入需要建鏈的北斗衛星精密軌道、北斗衛星精密鐘差、北斗衛星星間鏈路終端通道時延參數；

粗軌航天器地面主控站向粗軌航天器注入定軌算法與時間同步算法初始參數、定軌算法與時間同步算法軟件調節參數、以及與北斗衛星建鏈的收發節拍規劃表。

3.如權利要求2所述的粗軌航天器與北斗三號衛星星間鏈路信號雙向捕獲方法，其特征在于，還包括：

粗軌航天器初始軌道的誤差滿足信號大范圍捕獲工作模式下基帶所能達到的信號捕獲時間不確定度能力；

粗軌航天器初始鐘差為粗軌航天器時間系統與北斗衛星時間系統之差；

粗軌航天器初始鐘差的誤差滿足信號大范圍捕獲工作模式下基帶所能達到的信號捕獲時間不確定度能力；

北斗衛星精密軌道、北斗衛星精密鐘差、以及北斗衛星星間鏈路終端通道時延參數的誤差為零。

4.如權利要求3所述的粗軌航天器與北斗三號衛星星間鏈路信號雙向捕獲方法，其特征在于，還包括：

北斗衛星系統地面主控站向需要建鏈的北斗衛星注入粗軌航天器初始軌道、粗軌航天器初始鐘差、以及粗軌航天器星間鏈路終端通道時延參數；

到達粗軌航天器與北斗衛星星間鏈路建鏈時刻，開始進行星間鏈路信號雙向捕獲；

進行建鏈的北斗衛星按照北斗衛星時間系統，根據收發節拍規劃表對粗軌航天器進行星間鏈路信號收發。

5.如權利要求4所述的粗軌航天器與北斗三號衛星星間鏈路信號雙向捕獲方法，其特征在于，所述定軌算法和時間同步算法包括：

粗軌航天器獲取的對北斗衛星的單向精密測距值的數量為4個及以上；

所述定軌算法和時間同步算法模塊根據單向精密測距值的累積數據，結合粗軌航天器初始軌道，通過卡爾曼濾波算法擬合出粗軌航天器的精密軌道；

所述定軌算法和時間同步算法模塊根據單向精密測距值的累積數據，結合粗軌航天器初始鐘差，擬合出粗軌航天器的精密鐘差。

6.如權利要求5所述的粗軌航天器與北斗三號衛星星間鏈路信號雙向捕獲方法，其特征在于，還包括：

粗軌航天器星間鏈路進入信號大范圍捕獲工作模式，對北斗衛星的星間鏈路信號進行捕獲；

完成北斗衛星的星間鏈路信號捕獲后，通過基帶信號處理，獲得粗軌航天器對北斗衛星的單向精密測距值；

啟動定軌算法和時間同步算法模塊，將捕獲的多個北斗衛星的星間鏈路信號相應的單向精密測距值輸入定軌算法和時間同步算法模塊，擬合歸算出粗軌航天器的精密軌道和粗軌航天器的精密鐘差；

粗軌航天器星間鏈路由信號大范圍捕獲工作模式轉入信號補償收發工作模式，按照粗軌航天器的精密軌道與粗軌航天器初始軌道之間的誤差，以及粗軌航天器的精密鐘差與粗軌航天器初始鐘差之間的誤差，實時計算北斗衛星的星間鏈路信號的達到時間、以及多普勒頻移參數，進行補償后控制信號收發，以使粗軌航天器發送的經參數補償后的星間鏈路信號滿足北斗衛星星間鏈路捕獲要求，粗軌航天器經參數補償后接收北斗星間鏈路信號在其信號補償收發模式的信號捕獲能力范圍內。

7.如權利要求6所述的粗軌航天器與北斗三號衛星星間鏈路信號雙向捕獲方法，其特征在于，還包括：

地面主控站利用境內觀測數據進行粗軌航天器定軌，作為定軌的初始軌道，將軟件啟動參數、軟件調節參數注入給粗軌航天器；

粗軌航天器在信號大范圍捕獲工作模式下單向捕獲星間鏈路信號，進而獲取單向精密測距值并進行積累；

粗軌航天器注入的北斗衛星精密軌道及北斗衛星精密鐘差數據為時空基準；

定軌算法和時間同步算法模塊對單向精密測距值進行野值剔除、測量時刻歸算，形成定軌觀測量及時間同步觀測量；

定軌算法和時間同步算法模塊采用卡爾曼濾波器對定軌觀測量及時間同步觀測量分別進行自主定軌及時間同步處理，利用累積的多組單向精密測距值，擬合得出衛星三維軌道運動模型和鐘差參數。