[發(fā)明專利]應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法

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• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113567912A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 徐錫超;井俊;邢代玉;李巧玲;王爭勝;閆復利
• 申請（專利權）人: 上海航天電子有限公司
• 主分類號: G01S1/68
• 分類號: G01S1/68
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發(fā)明的應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法，深空測控應答機的基帶模塊采用FPGA作為核心處理芯片，基帶模塊中DDS的頻率控制字位寬為48bit以上；信標相干轉發(fā)轉發(fā)比系數(shù)位寬為48bit以上。深空探測系統(tǒng)中，對衛(wèi)星測速指標要求較高，測速誤差指標需滿足不超過0.1mm/s，相對應相干轉發(fā)要求需滿足mHz量級誤差，本發(fā)明的應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法，基帶模塊中DDS位寬選取48bit以上，轉發(fā)比系數(shù)采用位寬為48bit以上表示，經(jīng)驗證，該設計情況下，系統(tǒng)相干轉發(fā)比精度可實現(xiàn)1mHz量級誤差以下，進一步提高了測控系統(tǒng)測定軌精度。

技術領域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星測控領域，具體涉及一種應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法。

背景技術

深空探測指對月球、月球更遠的天體和空間進行的探測，實施探測的航天器稱為深空探測器，對其測控通信的系統(tǒng)稱為深空測控通信系統(tǒng)。深空測控應答機是深空測控通信系統(tǒng)的核心部件，主要功能是接收、解調(diào)上行遙控信號；接收、解調(diào)并調(diào)制轉發(fā)測距信號；產(chǎn)生信標，提供地面站跟蹤；完成遙測信號的調(diào)制。

應答機相干轉發(fā)即應答機接收上行射頻信號后，應答機鎖定至上行信標，應答機按照固定轉發(fā)比880/749(對于X頻段深空測控通信系統(tǒng))將上行信號多普勒頻率轉發(fā)至下行射頻信號，從而實現(xiàn)測控上、下行鏈路相干。在衛(wèi)星測、定軌過程中，衛(wèi)星依據(jù)多普勒信息獲得衛(wèi)星運行速度，多普勒信息的準確性反映了衛(wèi)星測速精度，因此應答機相干轉發(fā)時頻率的準確性對于衛(wèi)星測、定軌意義重大。對于模擬體制應答機，在相干模式下完全由本地VCO進行相干轉發(fā)，不存在相干轉發(fā)誤差。隨著科學技術的快速發(fā)展，采用數(shù)字化、集成化、小型化的測控應答機逐漸成為主要研究方向。對于數(shù)字化測控應答機，在進行相干轉發(fā)時，相干轉發(fā)精度受數(shù)據(jù)量化誤差及處理截位誤差的影響，存在一定的轉發(fā)誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法，

為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法，深空測控應答機的基帶模塊采用FPGA作為核心處理芯片，基帶模塊中DDS的頻率控制字位寬為48bit以上；信標相干轉發(fā)轉發(fā)比系數(shù)位寬為48bit以上。

上述應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法，其中，基帶模塊中上行DDS和下行中頻DDS的頻率控制字位寬均為48bit以上。

上述應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法，其中，上行輸入射頻信號經(jīng)通道變頻處理后，生成含有上行多普勒頻偏的中頻信號，該中頻信號經(jīng)AD采集后送至基帶模塊的載波捕獲跟蹤模塊，實現(xiàn)上行載波捕獲與跟蹤，輸出載波相干多普勒頻率進行相干轉發(fā)；載波捕獲跟蹤模塊的載波捕獲采用預掃頻輔助捕獲技術得到載波多普勒頻偏估計值f_pre，該載波多普勒頻偏估計值 f_pre作為開門信息提供給載波捕獲跟蹤模塊的載波跟蹤環(huán)，由載波跟蹤環(huán)根據(jù)開門信息完成對殘余載波頻偏f_pll的鎖定，載波多普勒頻偏估計值f_pre與殘余載波頻偏f_pll的和值f_d′即為載波相干多普勒頻率；預掃頻輔助捕獲技術中預置掃頻頻率控制字、載波多普勒頻偏估計值f_pre控制字及載波相干多普勒頻率控制字位寬相同，均為48bit以上。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益技術效果是：

深空探測系統(tǒng)中，對衛(wèi)星測速指標要求較高，測速誤差指標需滿足不超過 0.1mm/s，相對應相干轉發(fā)要求需滿足mHz量級誤差，本發(fā)明的應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法，基帶模塊中DDS位寬選取48bit以上，轉發(fā)比系數(shù)采用位寬為48bit以上表示，經(jīng)驗證，該設計情況下，系統(tǒng)相干轉發(fā)比精度可實現(xiàn)1mHz量級誤差以下，進一步提高了測控系統(tǒng)測定軌精度。

附圖說明

本發(fā)明的應用于深空測控通信系統(tǒng)的高精度信標轉發(fā)方法由以下的實施例及附圖給出。