CN102313893A - 一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于跟踪方法，涉及一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法。它包括如下步骤：(1)产生伪随机序列；(2)将伪随机序列发送给卫星；(3)接收卫星发送回来的伪随机序列；(4)计算卫星的漂移量。本发明的显著效果是：通过PN序列的发送接收，记录相同码字发送接收的时间差，再根据公式就可以计算出卫星的漂移变化率，整个计算过程简单，比传统技术中根据卫星测控信号和卫星轨道计算卫星漂移量的方法计算过程简单实用，实时性强，而且可以根据需要随时任意调整对卫星跟踪的精度，同时大大节约了资金成本。

Description

一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法

技术领域

本发明属于跟踪方法，涉及一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法。

背景技术

在卫星通信系统中，由于卫星是在地球的外层空间，并且受到各种引力的作用，因此即使是同步轨道卫星相对于地面接收站来说也不是固定不动的。同步轨道卫星会在一定的范围内进行飘移、扰动。但是这种扰动在利用卫星组网的过程中是一个重要的影响，他直接导致了卫星传输时延的变化。传统的方法是在测控中心利用卫星的测控信号和卫星轨道计算卫星的漂移量。传统方法的缺陷在于：在进行卫星漂移量计算时首先必须知道测控信号和卫星的实时轨道信息。这些信息都是要由卫星测控系统经过长时间的测量和跟踪才能得到的，需要大量的专业设备，同时建立这样一套卫星的测控系统费用昂贵，少则上百万多则上千万。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能实时计算卫星漂移量的基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法。

本发明是这样实现的：一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，包括如下步骤：

(1)循环产生伪随机序列

产生的伪随机序列的长度为1，伪随机序列的码字共有n＝2¹-1个

(2)将伪随机序列发送给卫星

(3)接收卫星发送回来的伪随机序列

(4)计算卫星的漂移量

采用下述公式计算漂移量

$\mathrm{\γ}=\frac{\underset{i=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}(t_{i+1}-t_i)}{a}$

其中t_i是PN序列的第i个码字从发送到接收需要时间长度，a＝[W/T]，其中“[]”是取整计算，W是观测窗，取W≤(2¹-1)T，T是产生伪随机序列设备的系统周期。

如上所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其中，伪随机序列的长度1满足

T为系统时钟周期。

如上所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其中，如果需要提高跟踪的精度，则通过减小T的数值即增大系统时钟频率f来实现。

如上所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其中观测窗W的选取应遵循以下法则，

当

时，则改变下一次的观测窗

当γ＝0时，则改变下一次的观测窗w′＝2w。

如上所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其中，通过下述公式计算得到卫星的空间漂移量

d＝(γ×(W/T))×C

其中，C是电磁波的传播速度。

如上所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其中，通过下述公式计算卫星的漂移速度

v＝(γ×C)/T

其中，C是电磁波的传播速度。

本发明的显著效果是：通过PN序列的发送接收，记录相同码字发送接收的时间差，再根据公式就可以计算出卫星的漂移变化率，整个计算过程简单，比传统技术中根据卫星测控信号和卫星轨道计算卫星漂移量的方法计算过程简单实用，实时性强，而且可以根据需要随时任意调整对卫星跟踪的精度，同时大大节约了资金成本。本方法所用全部设备费用仅仅几十万元，甚至在一些现有的应用系统中只需要增加几个模块即可实现，此时增加的成本投入不过几千元。

附图说明

图1是本申请提供的基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法的流程示意图；

图2是伪随机序列经过发送接收过程后的时序示意图。

具体实施方式

如附图1所示，一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，包括如下步骤：

(1)产生伪随机序列

使用伪随机序列发生器在系统时钟的驱动下周期的产生特定的伪随机序列。伪随机序列产生器顺序循环产生m1、m2、m3......mn共n个码字，n＝2¹-1其中1为伪随机序列的长度。1必须满足T为系统时钟周期，当T＝10MHz时，1一般应大于10，W为观测窗大小。

例如：生成多项式为：x¹⁸+x¹⁷+x¹⁶+x¹³+x¹²+x¹⁰+x⁸+x⁶+x³+x+1，移位寄存器初始值为011010101001010101。用此序列进行测量时其观测窗W≤(2¹⁸-1)T。

(2)将伪随机序列发送给卫星

采用现有技术将步骤(1)产生的伪随机序列发送给卫星。所述的现有技术包括对伪随机序列调制，通过卫星的上行信道发送伪随机序列等。

(3)接收卫星发送回来的伪随机序列

采用伪随机序列接收技术，接收卫星发送回来的伪随机序列。卫星下行系统收到步骤(2)发送的承载着伪随机序列卫星信号后，由伪随机序列解调器对信号进行解调还原出步骤(1)所发送的伪随机序列ml(一个伪随机序列的码片)、m2、m3......mn。与步骤(2)类似，接收过程也采用现有技术实现，包括例如伪随机序列在下行信道的接收，伪随机序列的解调等内容。

(4)计算卫星的漂移量

如图2所示，设PN序列的第i个码字从发送到接收需要时间长度t_i，该时间长度t_i可以用接收到第i个码字时PN产生器中正在生成的码片序号q减去i所得的差，然后乘以系统时间周期T得到。

t1＝(n-1)×系统时间周期(T)

t2＝(p-2)×系统时间周期(T)

t_i＝(q-i)×T

卫星在一个系统时钟周期内的漂移的时延量Δt_i＝t_i+1-t_i。

步骤(1)产生的伪随机序列为1位，产生伪随机序列设备的时钟周期为T，那么取任意小于(2¹-1)T的数值作为观测窗口，该观测窗口记为W，W大于T。令a＝[W/T]，其中“[]”是取整计算。求

$\mathrm{\γ}=\frac{\underset{i=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}(t_{i+1}-t_i)}{a}$

求得的γ就是卫星的漂移变化率。通过不断的计算漂移变化率γ，就可以得到卫星的漂移时间量(μ＝γ×(W/T))。通过不断的计算漂移变化率γ结合电磁波的传播速度(C)等信息，就可以得到卫星的空间漂移量和漂移的速度。

空间漂移量d＝(γ×(W/T))×C

漂移速度v＝(γ×C)/T

如果需要提高跟踪的精度，则通过减小T的数值即增大系统时钟频率f来实现。

当观测窗W保持不变时，减小T的数值，就增大了a的数值，也就提高了漂移变化率γ的精度。跟踪的精度：T/a＝1/(f×a)(f为伪随机序列发射系统时钟频率)，其中观测窗W的选取应遵循以下法则：

当

时，则改变下一次的观测窗

当γ＝0时，则改变下一次的观测窗W′＝2W。

Claims (9)

1.一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)循环产生伪随机序列

产生的伪随机序列的长度为1，伪随机序列的码字共有n＝2¹-1个

(2)将伪随机序列发送给卫星

(3)接收卫星发送回来的伪随机序列

(4)计算卫星的漂移量

采用下述公式计算漂移量

$\mathrm{\γ}=\frac{\underset{i=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}(t_{i+1}-t_i)}{a}$

其中t_i是PN序列的第i个码字从发送到接收需要时间长度，a＝[W/T]，其中“[]”是取整计算，W是观测窗，取W≤(2¹-1)T，T是产生伪随机序列设备的系统周期。

2.如权利要求1所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：伪随机序列的长度1满足

T为系统时钟周期。

3.如权利要求1所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：t_i可以用接收到第i个码字时PN产生器中正在生成的码片序号q减去i所得的差，然后乘以系统时间周期T得到。

4.如权利要求1或2所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：如果需要提高跟踪的精度，通过减小T的数值。

5.如权利要求3所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：

当

时，则改变下一次的观测窗

当γ＝0时，则改变下一次的观测窗W′＝2W。

6.如权利要求3所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：当T＝10MHz时，1大于10。

7.如权利要求1或2所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：通过下述公式计算得到卫星的漂移时间量

μ＝γ×(W/T)。

8.如权利要求1或2所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：通过下述公式计算得到卫星的空间漂移量

d＝(γ×(W/T))×C

其中，C是电磁波的传播速度。

9.如权利要求1或2所述的一种基于伪随机序列的卫星漂移跟踪方法，其特征在于：通过下述公式计算卫星的漂移速度

v＝(γ×C)/T

其中，C是电磁波的传播速度。

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