CN111371454B - 基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端 - Google Patents

基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端 Download PDF

Info

Publication number
CN111371454B
CN111371454B CN201911309307.9A CN201911309307A CN111371454B CN 111371454 B CN111371454 B CN 111371454B CN 201911309307 A CN201911309307 A CN 201911309307A CN 111371454 B CN111371454 B CN 111371454B
Authority
CN
China
Prior art keywords
doppler
control word
sampling interval
respectively corresponding
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911309307.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111371454A (zh
Inventor
潘孟冠
王本庆
苏泳涛
胡金龙
石晶林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Zhongke Crystal Communication Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Zhongke Crystal Communication Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Zhongke Crystal Communication Technology Co ltd filed Critical Nanjing Zhongke Crystal Communication Technology Co ltd
Priority to CN201911309307.9A priority Critical patent/CN111371454B/zh
Publication of CN111371454A publication Critical patent/CN111371454A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111371454B publication Critical patent/CN111371454B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • H03L7/1806—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop the frequency divider comprising a phase accumulator generating the frequency divided signal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

本申请实施例提供了一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置、终端及存储介质。其中方法包括：确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字；基于预设第一频率合成器，确定多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值；控制预设第二频率合成器得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值，从而通过相位转换得到针对多普勒信号的IQ信号。本申请实施例通过两级频率合成器的设置起到了分别对频率、相位进行累加的目的，能够实现频率和频率一阶变化率的实时捷变，提高了对两个采样点间频率模拟的精确度，保证了后续对用户终端载波同步的性能进行测试和评估的准确性。

Description

基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端。
背景技术
低轨卫星系统一般是指轨道高度低于2000km的卫星系统，其星地距离仅为地球同步轨道卫星的几十分之一，因此其信号传输时延和传播路径损耗小，利于卫星和用户终端的小型化。近年来，低轨卫星通信系统受到了广泛关注，全球各大通信运营商也在相继建设低轨卫星星座，如美国的星链、OneWeb、Telesat等以及我国的鸿雁、虹云等。
对地面上的用户而言，低轨卫星的一次过顶时间约在10分钟左右，在此期间，接收到的卫星信号多普勒频偏由正值(靠近)逐渐变化为负值(远离)，对低轨卫星地面终端而言，卫星信号的多普勒频偏具有在大范围快速时变的特点。一般而言，当其位于用户终端的正上方时，多普勒频偏为0，多普勒频偏的变化率达到最大。从整体上看，多普勒频偏的变化呈现为一个关于时间的S型曲线。对于Ka波段的低轨通信卫星，多普勒频移最大可达500kHz，多普勒频移的变化率最大可达5kHz/s左右。较大的多普勒频偏和多普勒频偏的变化率给低轨卫星终端的载波同步带来了很大的挑战，为了对用户终端载波同步的性能进行测试和评估，因此需要对多普勒频偏及其变化率的准确、实时模拟。
然而，相关的对多普勒频偏及其变化率的准确、实时模拟的技术存在因估计频率及相位准确率低，导致的模拟的多普勒频偏及其变化率准确率低的问题。
发明内容
为了解决上述任一技术问题，本申请提供一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置、终端及存储介质。
第一方面，本申请提供了一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法，该方法包括：
确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，其中，第一控制字为针对多普勒频率曲线的控制字，第二控制字为针对多普勒频率变化率曲线的控制字；
基于预设第一频率合成器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值；
控制预设第二频率合成器分别对多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值；
依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到模拟的多普勒信号。
第二方面，本申请提供了一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟装置，该装置包括：
控制字确定模块，用于确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，其中，第一控制字为针对多普勒频率曲线的控制字，第二控制字为针对多普勒频率变化率曲线的控制字；
频率累加输出模块，用于基于预设第一频率合成器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值；
相位累加输出模块，用于控制预设第二频率合成器分别对多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值；
多普勒模拟处理模块，用于依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到模拟的多普勒信号。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端，该终端包括：
存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时以实现上述基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于执行上述基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法。
本申请实施例的有益效果：通过两级频率合成器的设置实现了合成多普勒信号的目的，这两级频率合成器的设置起到了分别对频率、相位进行累加的目的，能够实现频率和频率一阶变化率的实时捷变，提高了对两个采样点间频率模拟的精确度，保证了后续对用户终端载波同步的性能进行测试和评估的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法中多普勒信号的处理流程示意图；
图3a为本申请实施例提供的另一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法中多普勒频率曲线的示意图；
图3b为本申请实施例提供的另一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法中多普勒频率变化率曲线的示意图；
图4为应用本申请实施例提供的另一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法中控制字预存二阶DDS框架的控制器切换模块的切换原理示意图；
图5为应用本申请实施例提供的另一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法中控制字预存二阶DDS框架的控制器切换模块的状态转移图；
图6为本申请实施例提供的又一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法的定点化仿真测试框架结构示意图；
图7为应用本申请实施例提供的又一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法中定点化仿真测试框架结构得到的结果比较图；
图8为应用本申请实施例提供的又一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法的软件无线电实验平台的框架示意图；
图9为应用本申请实施例提供的又一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法的软件无线电实验平台在14点30分输出结果示意图；
图10为应用本申请实施例提供的又一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法的软件无线电实验平台在14点35分输出结果示意图；
图11为应用本申请实施例提供的又一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法的软件无线电实验平台在14点39分输出结果示意图；
图12为本申请实施例提供的一种基于低轨卫星信号的多普勒信号模拟装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
本申请实施例提供了一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S101、确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，其中，第一控制字为针对多普勒频率曲线的控制字，第二控制字为针对多普勒频率变化率曲线的控制字。
本申请实施例中，采样间隔时长用于表征在低轨卫星运行过程中能够为终端提供通信服务的时间段内，即在过顶周期内进行采样的时间间隔。例如，假设过顶周期为T,每个采样间隔时长为0.01秒，多个采样间隔时长的总时长为过顶周期。
本申请实施例为不同的采样间隔时长分配不同的第一控制字和第二控制字，以将不同采样间隔时长各自的第一控制字和第二控制字作为初始的频率控制字和初始的频率变化率控制字进行计算，进而完成确定不同采样间隔时长内各个多普勒采样点的频率累加值的目的。
本申请实施例中，多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字是预先计算并存储的，通过这种预先计算的方式直接减小了后续模拟多普勒信号的计算开销；具体应用时，还可以在需要执行步骤S102时进行计算。更具体地，多个采样间隔时长各自对应的第一控制字、多个采样间隔时长各自对应的第二控制字可以存储在一个模块，也可以分别存在不同的模块。
本申请实施例中，多普勒频率曲线以及多普勒频率变化率曲线均是通过预设的模型(如理论轨道模型)或专用的卫星轨道仿真软件产生，即通过获取卫星轨道仿真软件生成的包括多普勒频率曲线、多普勒频率变化率曲线的文件，进而根据该文件进行处理，从而确定多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字。
步骤S102、基于预设第一累加器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值。
步骤S103、控制预设第二累加器分别对多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值。本申请实施例中，通过级联的第一频率合成器和第二频率合成器来分别计算不同采样间隔时长内的频率累加值、相位累加值，解决了现有技术中仅依赖一个频率合成器计算的相位存在的精度低的问题。
步骤S104、依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到模拟的多普勒信号。
本申请实施例，确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，以便基于预设第一累加器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个所采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值，控制预设第二累加器分别对多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值，进而依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到针对多普勒信号的IQ信号，因此通过第一累加器和第二累加器两个累加器的级联实现了频率和相位的累加，提高了多普勒信号频率和相位模拟的精确性，从而提高了后续生成的多普勒信号可靠度。
在一个实现方式中，步骤S101确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字之前，该方法还包括：
基于预设控制字算法，并依据预先获取到的多普勒频率曲线和多普勒频率变化率曲线，确定多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字。
具体应用时，根据相关系统参数，控制字的计算方式如式(1)所示：
f0,m为模拟的低轨卫星在时刻m的多普勒频率，f1,m为模拟的低轨卫星在时刻m的多普勒频率变化率，fs为采样率，L为相位累加器的位宽。
在另一个实现方式中，预设第一存储模块存储有多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字，预设第二存储模块存储有多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第二控制字；步骤S101确定多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字，包括：
基于预设控制字切换模块，控制预设第一累加器分别向预设第一存储模块、预设第二存储模块读取多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字。
本申请实施例通过控制字切换模块保证了执行步骤S102时，能够通过对第一存储模块、第二存储模块的切换，获取到不同采样间隔时长对应的第一控制字和第二控制字。具体应用时，可以通过采样间隔时长标签来确定第一控制字和第二控制字，例如，标签T0,m的控制字为第m个采样间隔时长的第一控制字，标签T1,m的控制字为第m个采样间隔时长的第二控制字。
在又一个实现方式中，如图2所示，步骤S104依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到针对多普勒信号的IQ信号，包括：
步骤S1041、基于预存正弦查找表，将多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值转换为相应的多普勒I路信号；
步骤S1042、基于预存余弦查找表，将多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值转换为相应的多普勒Q路信号；
步骤S1043、将多普勒I路信号和多普勒Q路信号进行相位补偿处理，得到模拟的多普勒信号。
本申请实施例通过正弦查找表、余弦查找表实现了将计算得到的相位值转换为相应的多普勒I路信号、多普勒Q路信号的目的，最终将多普勒I路信号和多普勒Q路信号转换相应的多普勒曲线，实现了多普勒曲线的模拟。
实施例二
下面以应用本申请实施例提供的基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法的可编程逻辑门阵列FPGA为例，对本申请实施例进行详细说明。
为此本申请实施例提供了如图4所示的控制字预存二阶DDS，比较现有技术中的一阶DDS 包含一个相位累加器和正余弦查找表，图4所示的控制字预存二阶DDS是将两个DDS的相位累加器进行级联，并加入两个预存有两阶DDS控制字的ROM以及相应的控制字切换模块得到的，控制字切换模块在每个采样点根据定时信息对读取控制字ROM的地址进行切换。该控制字预存二阶DDS中，第一级相位累加的结果为第二级相位累加器的频率控制字。因此，第一级相位累加器也可称为频率累加器。相应地，将第一级相位累加器的两个控制字K1和K2分别称为初始频率控制字和频率变化率控制字；第二级相位累加器的控制字K0称为初始相位控制字，初始相位控制字在卫星一次过顶的时间内不发生改变，为固定值。因此，通过本申请提供的控制字预存二阶DDS来解决低轨卫星时变多普勒信号实时产生的问题，具有结构简单，占用FPGA逻辑资源少的优点，且同时考虑了时变的多普勒频率以及时变的多普勒频率变化率，能够准确反映低轨卫星多普勒信号的特点。
具体地，如图4所示的ROM1和ROM2各自存储的控制字，可以依据如下过程进行计算：
首先，假设图3a为利用某专用卫星轨道仿真软件输出的低轨卫星在一次过顶时间内相对于地面某静止接收机的多普勒频率曲线,图3b为某专用卫星轨道仿真软件输出的低轨卫星在一次过顶时间内相对于地面某静止接收机的多普勒频率变化率曲线。仿真中，卫星轨道高度设置为1025km，接收机固定于地心地固(Earth-Centered,Earth-Fixed,ECEF)坐标为[0°, 0°,0m]的位置，频段设置为20.2GHz中，多普勒频率曲线和多普勒频率变化率曲线的步长设置为Δt＝10ms，卫星过顶时间为T＝588.89s，在卫星过顶期间，有T/Δt＝58890个采样点，这样得到的多普勒频率和多普勒频率变化率的曲线已经较光滑。
假设采样时刻分别为t0,t1,…,tM-1，采样时刻的多普勒频率和多普勒频率变化率的瞬时值分别为f0,m和f1,m,m＝0,1,…,M-1。在进行卫星信道中的多普勒模拟时，可结合图3a所示的多普勒频率曲线和图3b多普勒频率变化率曲线，使用对应的多普勒变化率值对两个多普勒采样点之间的频率进行线性插值，得到更精细的多普勒频偏的模拟，即对于两个采样点之间的任意时刻t，tm≤t<tm+1，其频率为f(t)＝f0,m+f1,m(t-tm)。这个过程等效于在每个 tm≤t<tm+1区间，使用瞬时相位φ(t)的二阶泰勒展开对φ(t)进行近似，即：
φ(t)≈φ(tm)+2πf0,m(t-tm)+πf1,m(t-tm)2 (1)
在Δt取得足够小的情况下，式(1)所示的二阶近似已能够得到足够的相位精度，因此本申请在每个Δt内采用二阶的频率合成器(DDS)，即由级联的第一频率合成器和第二频率合成器组成，实现多普勒信号的相位递推计算，在不同的Δt时间段对DDS的控制字进行切换，从而实现低轨卫星多普勒信号的高精度模拟。
因此，根据上推导过程，假设DDS工作时钟频率为fs，对应的采样间隔为Ts，图4中的初始相位控制字K0是波形相位的一个整体偏移，代表波形的初相，而累加的过程不涉及，因此在以下的分析过程中省略了K0。假设第一级DDS输出的相位控制字为Φ，第二级DDS输出的频率控制字为F，并假设在tm时刻，寄存的相位累加器的相位累加结果为Φ(tm)，则对于[tm, tm+1]内的采样点tm+nTs，其瞬时相位为：
频率累加器的寄存结果会在每个tm时刻，K1和K2控制字切换的时刻清零，因此有：
F(tm+nTs)＝K1(m)+K2(m)n (3)
将式(3)代入式(2)，得到：
Φ(tm+nTs)＝Φ(tm)+[K1(m)-0.5K2(m)]n+0.5K2(m)n2 (4)
对于相位控制字Φ(tm+nTs)，当相位累加器位宽为L时，其对应的相位为：因此，对比公式(1)和公式(4)可解得：
因此，根据模拟的低轨卫星在M个时刻的多普勒频率f0,m和多普勒频率变化率f1,m，可按照式(5)计算出每个时间段内的初始频率控制字K1(m)和频率变化率控制字K2(m)。将卫星过顶时间内的所有M个控制字K1(m)和K2(m)预先计算出，存入FPGA的ROM1、ROM2中。
在应用图4所示的控制字预存二阶DDS框架时，图4中第一级DDS输出的相位Φ以及公式(4)即为量化后的当前采样时刻的高精度载波相位，并对第二级DDS输出的L位高精度的载波相位进行截断，高P(P<L)位作为正、余弦查找表的读取地址，正余弦查找表的读取输出即分别为频率按照设定曲线变化的多普勒载波信号的I、Q路。
具体应用时，图4所示的控制字预存二阶DDS框架中实现控制字切换逻辑的状态转移如图5所示，可见，控制字切换模块中配置了两级计数器进行定时控制，第一级计数器的模为Δt/fs，其中，Δt为预设的多普勒频率和多普勒频率变化率曲线的时间步长，fs为采样率。每次计满时，代表定时时间已达到Δt，需要切换DDS的控制字，此时，第二级计数器即预存 DDS控制字的ROM的地址计数器递增，从而完成了控制字K1(m)和K2(m)的切换。第二级计数器的模为T/Δt，其中，T为低轨卫星过顶的时间，计满时，代表当前可见的低轨卫星的多普勒载波已仿真完成，该卫星已不可见，此时进入等待状态，等待下一个仿真起始信号；下一起始信号到来时，将开始下一个低轨卫星过顶周期的仿真。
因此，在按照本申请提供的方法在每个采样时刻，得到了多普勒载波信号后，将多普勒载波信号和成型滤波后的基带信号进行复数乘即可得到包含多普勒频移的基带信号，从而完成了信道中多普勒频率的叠加。
下面以分别用Matlab定点化仿真和在某软件无线电硬件平台上实测的方式对本发明的正确性和有效性进行了验证。两种验证方式中，均按照图3a和图3b的某低轨卫星过顶期间多普勒频偏和多普勒频偏变化率对多普勒载波数据进行模拟，即模拟卫星多普勒在T＝ 588.89s的时间内从380kHz按照S型曲线逐渐变化到-380kHz，多普勒频率曲线和多普勒频率变化率曲线的变化步长为Δt＝10ms，仿真和实测实验中，基带采样率均设置为1.536MHz。
利用Matlab搭建了图4所示的控制字预存二阶DDS框架的定点化仿真模型，对本申请所提出的控制字预存二阶DDS多普勒模拟算法进行了定点化仿真，本申请实施例中Matlab定点化仿真测试的框架如图6所示。对图4所示的控制字预存二阶DDS输出的多普勒载波数据进行短时傅里叶变换，得到其时-频谱，并和设定的多普勒频率相比较，以验证算法的有效性。仿真结果如图7所示，从图7中可以看到，输出的多普勒载波数据的时频谱峰值和设定的多普勒频率完全一致。
具体应用时，图4所示的控制字预存二阶DDS可以应用在如图8所示在FPGA模块上，通过图8所示的软件无线电硬件平台的测试框架对该FPGA模块进行测试。在此软件无线电平台上，采用Verilog HDL实现本申请所提出的控制字预存二阶DDS多普勒模拟算法。图8所示的测试框图中，上采样模块将控制字预存二阶DDS产生的多普勒数据进行80倍上采样，得到 122.88MHz数据率的多普勒数据，再经过AD9371芯片的上变频(NCO配置为300MHz)以及DA 变换得到中频输出，即可在频谱仪上可实时观察到信号频谱的变化，变化过程如图9-11所示，该测试过程从14时30分持续至14时40分，图9-11为测试期间在频谱仪上观测到的多普勒载波数据的实时频谱。可以观察到，在近十分钟的观察时间段内，频谱仪上显示的频谱峰值从440.38MHz(440MHz+380kHz)逐渐变化到439.62MHz(440MHz-380kHz)，即多普勒频率约从380kHz变化至-380kHz，和图3a中设定的多普勒变化曲线基本一致。
实施例三
本申请实施例提供了一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟装置，如图12所示，该装置包括：控制字确定模块301、频率累加输出模块302、相位累加输出模块303及多普勒模拟处理模块304，其中，
控制字确定模块301，用于确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，其中，第一控制字为针对多普勒频率曲线的控制字，第二控制字为针对多普勒频率变化率曲线的控制字；
频率累加输出模块302，用于基于预设第一频率合成器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值；
相位累加输出模块303，用于控制预设第二频率合成器分别对多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值；
多普勒模拟处理模块304，用于依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到模拟的多普勒信号。
本申请实施例，确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，以便基于预设第一累加器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个所采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值，控制预设第二累加器分别对多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值，进而依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到针对多普勒信号的IQ信号，因此通过第一累加器和第二累加器两个累加器的级联实现了频率和相位的累加，提高了多普勒信号频率和相位模拟的精确性，从而提高了后续生成的多普勒信号可靠度。
进一步地，控制字确定模块确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字之前，还包括：
基于预设控制字算法，并依据预先获取到的多普勒频率曲线和多普勒频率变化率曲线，确定多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字。
进一步地，预设第一存储模块存储有多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字，且预设第二存储模块存储多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第二控制字；
控制字确定模块用于：
基于预设控制字切换模块，控制预设第一累加器分别向预设第一存储模块、预设第二存储模块读取多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字。
进一步地，多普勒模拟处理模块用于：
基于预存正弦查找表，将多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值转换为相应的多普勒I路信号；
基于预存余弦查找表，将多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值转换为相应的多普勒Q路信号；
将多普勒I路信号和多普勒Q路信号进行相位补偿处理，得到模拟的多普勒信号。
本实施例的基于低轨卫星的多普勒信号模拟装置可执行本申请实施例一提供的基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法，其实现原理相类似，此处不再赘述。
实施例四
本申请实施例提供了一种终端，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时以实现上述基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法。
具体地，处理器可以是CPU，通用处理器，DSP，ASIC，FPGA或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
具体地，处理器通过总线与存储器连接，总线可包括一通路，以用于传送信息。总线可以是PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
存储器可以是ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
可选的，存储器用于存储执行本申请方案的计算机程序的代码，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的应用程序代码，以实现图12所示实施例提供的基于低轨卫星的多普勒信号模拟装置的动作。
本申请实施例，确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，以便基于预设第一累加器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个所采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值，控制预设第二累加器分别对多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值，进而依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到针对多普勒信号的IQ信号，因此通过第一累加器和第二累加器两个累加器的级联实现了频率和相位的累加，提高了多普勒信号频率和相位模拟的精确性，从而提高了后续生成的多普勒信号可靠度。
实施例五
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行上述基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法。
本申请实施例，确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，以便基于预设第一累加器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个所采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值，控制预设第二累加器分别对多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值，进而依据多个采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到针对多普勒信号的IQ信号，因此通过第一累加器和第二累加器两个累加器的级联实现了频率和相位的累加，提高了多普勒信号频率和相位模拟的精确性，从而提高了后续生成的多普勒信号可靠度。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法，其特征在于，包括：
确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，其中，所述第一控制字为针对多普勒频率曲线的控制字，所述第二控制字为针对多普勒频率变化率曲线的控制字；
基于预设第一频率合成器，并依据多个所述采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值；
控制预设第二频率合成器分别对多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值；
依据多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到模拟的多普勒信号；
其中，所述确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字之前，所述方法还包括：
基于预设控制字算法，并依据预先获取到的所述多普勒频率曲线和所述多普勒频率变化率曲线，确定多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字；
其中，预设第一存储模块存储有多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字，且预设第二存储模块存储多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第二控制字；
所述确定多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字，包括：
基于预设控制字切换模块，控制预设第一累加器分别向所述预设第一存储模块、所述预设第二存储模块读取多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字。
2.根据权利要求1所述的基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法，其特征在于，所述依据多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到模拟的多普勒信号，包括：
基于预存正弦查找表，将多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值转换为相应的多普勒I路信号；
基于预存余弦查找表，将多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值转换为相应的多普勒Q路信号；
将所述多普勒I路信号和所述多普勒Q路信号进行相位补偿处理，得到模拟的所述多普勒信号。
3.一种基于低轨卫星的多普勒信号模拟装置，其特征在于，包括：
控制字确定模块，用于确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，其中，所述第一控制字为针对多普勒频率曲线的控制字，所述第二控制字为针对多普勒频率变化率曲线的控制字；
频率累加输出模块，用于基于预设第一频率合成器，并依据多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字，确定多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值；
相位累加输出模块，用于控制预设第二频率合成器分别对多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的频率累加值进行处理，得到多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值；
多普勒模拟处理模块，用于依据多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值进行转换，得到模拟的多普勒信号；
其中，所述控制字确定模块确定针对多个采样间隔时长各自对应的第一控制字和第二控制字之前，还包括：
基于预设控制字算法，并依据预先获取到的所述多普勒频率曲线和所述多普勒频率变化率曲线，确定多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字；
预设第一存储模块存储有多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字，且预设第二存储模块存储多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第二控制字；
所述控制字确定模块用于：
基于预设控制字切换模块，控制预设第一累加器分别向所述预设第一存储模块、所述预设第二存储模块读取多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的第一控制字和第二控制字。
4.根据权利要求3所述的基于低轨卫星的多普勒信号模拟装置，其特征在于，所述多普勒模拟处理模块用于：
基于预存正弦查找表，将多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值转换为相应的多普勒I路信号；
基于预存余弦查找表，将多个所述采样间隔时长各自对应的多个多普勒采样点分别对应的相位值转换为相应的多普勒Q路信号；
将所述多普勒I路信号和所述多普勒Q路信号进行相位补偿处理，得到模拟的多普勒信号。
5.一种终端，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1至2中任一项所述的基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法。
6.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1至2中任一项所述的基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法。
CN201911309307.9A 2019-12-18 2019-12-18 基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端 Active CN111371454B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911309307.9A CN111371454B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911309307.9A CN111371454B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111371454A CN111371454A (zh) 2020-07-03
CN111371454B true CN111371454B (zh) 2023-07-21

Family

ID=71212186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911309307.9A Active CN111371454B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111371454B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111953381A (zh) * 2020-08-20 2020-11-17 北京中科晶上科技股份有限公司 跟踪载波相位的方法及装置、存储介质、处理器
CN113067788B (zh) * 2021-03-09 2023-01-06 航天恒星科技有限公司 一种多用户信号模拟方法以及多用户信号模拟装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101420253A (zh) * 2008-12-05 2009-04-29 航天恒星科技有限公司 全弧段卫星遥控多普勒补偿方法
CN103178843A (zh) * 2011-12-21 2013-06-26 北京普源精电科技有限公司 一种具有扫频功能的信号源及其生成方法
CN103698782A (zh) * 2013-09-05 2014-04-02 北京捷星广达科技有限责任公司 一种采用多普勒频移速度补偿的数字压控振荡器
CN103873107A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 索尼公司 通信设备
WO2017197433A1 (en) * 2016-05-20 2017-11-23 Myriota Pty Ltd Position estimation in a low earth orbit satellite communications system
CN108828631A (zh) * 2018-02-08 2018-11-16 北京临近空间飞艇技术开发有限公司 一种高精度卫星导航模拟器伪码生成方法
CN109495410A (zh) * 2018-09-28 2019-03-19 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 高动态pcm/fm信号载波频率精确估计方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9000980B2 (en) * 2011-07-13 2015-04-07 Texas Instruments Incorporated GNSS receiver correlating doppler derotation samples with code phases

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101420253A (zh) * 2008-12-05 2009-04-29 航天恒星科技有限公司 全弧段卫星遥控多普勒补偿方法
CN103178843A (zh) * 2011-12-21 2013-06-26 北京普源精电科技有限公司 一种具有扫频功能的信号源及其生成方法
CN103873107A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 索尼公司 通信设备
CN103698782A (zh) * 2013-09-05 2014-04-02 北京捷星广达科技有限责任公司 一种采用多普勒频移速度补偿的数字压控振荡器
WO2017197433A1 (en) * 2016-05-20 2017-11-23 Myriota Pty Ltd Position estimation in a low earth orbit satellite communications system
CN108828631A (zh) * 2018-02-08 2018-11-16 北京临近空间飞艇技术开发有限公司 一种高精度卫星导航模拟器伪码生成方法
CN109495410A (zh) * 2018-09-28 2019-03-19 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 高动态pcm/fm信号载波频率精确估计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111371454A (zh) 2020-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111371454B (zh) 基于低轨卫星的多普勒信号模拟方法、装置及终端
US9240914B2 (en) Communication system with frequency synthesis mechanism and method of operation thereof
US9880284B2 (en) RF signal alignment calibration
RU2669700C1 (ru) Радиоприемник для определения местоположения источника сигнала
CN104007316B (zh) 一种欠采样速率下的高精度频率测量方法及其测量仪
CN103837740A (zh) 一种高精度数字瞬时测频方法及装置
US10039020B2 (en) Dominant signal detection method and apparatus
CN1968161B (zh) 一种模拟信号通道的滤波均衡的方法
CN109655847B (zh) 一种适于动态信号的快速捕获方法
KR20170112916A (ko) Ip2 캘리브레이션을 위한 장치 및 방법
KR101041990B1 (ko) 레이더 모의표적장치의 도플러 주파수 구현방법
US9941893B2 (en) Pattern based estimation of errors in ADC
CN116437266A (zh) 一种音频控制电路及其装置、音频控制方法、系统和车辆
CN115150012B (zh) 电离层信道高精度色散时延特性实时模拟方法与系统
CN107708146B (zh) 卫星终端测量信号功率的方法、装置及卫星终端
CN112019317B (zh) 频率校准方法及装置、存储介质、电子装置
Song et al. Digital estimation and compensation of analog errors in frequency-interleaved ADCs
EP3936898A1 (en) Method and device for group delay variation compensation
CN115001491A (zh) 多片adc采样时钟阵列的同步采样方法及装置
Szilvási et al. Configurable hardware-based radio interferometric node localization
US11784729B2 (en) Calibration device, conversion device, calibration method, and non-transitory computer-readable medium having recorded thereon calibration program
CN109492185B (zh) 一种采样数据处理方法及装置
US20080123784A1 (en) Correlation method and signal processing method of cdma receiver using mapping
Andrich et al. Using software defined radios for baseband phase measurement and frequency standard calibration
CN104618288A (zh) 一种无线通信测试系统的符号同步方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant