CN113238260B - 一种信号参数采集方法、系统、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空间探测领域，尤其涉及一种信号参数采集方法、系统、存储介质及电子设备。该方法包括：步骤1，获取星历文件；步骤2，基于所述星历文件，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标；步骤3，根据所述第一探测器坐标，计算探测器与测站的距离；步骤4，根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时；步骤5，将所述探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时；步骤6，根据所述测站接收时刻下行信号的光行时计算测站接收下行信号的多普勒频率，根据所述多普勒频率确定测站对航天器信号的采集参数。本发明无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

Description

一种信号参数采集方法、系统、存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及空间探测领域，尤其涉及一种信号参数采集方法、系统、存储介质及电子设备。

背景技术

干涉测量技术在深空探测任务中发挥着重要作用，随着现有空站的建成以及干涉测量设备的配置，极大丰富了测控网干涉测量系统的基线构型。受限于与国外测站的通信带宽，测量数据即时传输至测控网干涉测量信号处理中心是制约数据有效性的关键条件，而干涉测量系统采集信号为探测器主载波以及DOR侧音为单点频信号，因此窄带模式下准确采集航天器下行信号可以降低干涉测量原始数据量，提高数据传输效率，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理。但现有技术中对于航天器下行信号的采集技术中均采用多次迭代的方式，且并没有考虑到光行时的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种信号参数采集方法、系统、存储介质及电子设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，包括：

步骤1，获取星历文件；

步骤2，基于所述星历文件，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标；

步骤3，根据所述第一探测器坐标，计算探测器与测站的距离；

步骤4，根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时；

步骤5，将所述探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时；

步骤6，根据所述测站接收时刻下行信号的光行时计算测站接收下行信号的多普勒频率，根据所述多普勒频率确定测站对航天器信号的采集参数。

本发明的有益效果是：为了在带宽受限模式下，通过窄带方式准确采集航天器信号，以提高数据传输效率，设计了基于地心2星历的考虑光行时的多普勒预报方法。首先因探测器星历与测站在同一坐标系，因此可以直接将探测器地心2星历转变为以测站为中心的位置随时间的变化关系；其次根据探测器与测站的位置时间变化关系计算探测器下行信号到地面测站的光行时；再次根据探测器下行信号光行时信息计算测站接收信号光行时随时间的变化关系；最后利用下行信号多普勒变化与下行频率、光行时之间的变化关系计算测站接收信号多普勒值。本发明应用于传输带宽受限模式下，为降低干涉测量系统采集原始数据量，提高数据传输效率，快速预报深空探测器的下行多普勒值，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理，该方法无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标R(x，y，z)的具体公式为：

R(x，y，z)＝[(x_s-x_sta)，(y_s-y_sta)，(z_s-z_sta)]

其中，x_s为探测器坐标的X轴值，y_s为探测器坐标的Y轴值，z_s为探测器坐标的Z轴值，x_sta为测站坐标的X轴值，y_sta为测站坐标的Y轴值，z_sta为测站坐标的Z轴值，R(x，y，z)为探测器相对于测站的位置变化。

进一步，计算探测器与测站的距离具体公式为：

其中，d(t)为探测器相对于测站的距离。

进一步，根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时τ_{g_s}的公式具体为：

其中，c为光速。

进一步，将所述探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时τ_{g_sta}的公式具体为：

τ_{g_sta}(t+τ_{g_s})＝τ_{g_s}

其中，t为探测器下行信号时刻。

进一步，步骤6具体为：

根据探测器下行载波信号计算第一测站接收信号s(t)，计算公式为：

基于多普勒频率f_d(t)，根据探测器下行载波信号计算第二测站接收信号s′(t)，计算公式为：

其中，f₀为下行信号频率；

基于信号传播时延为时，对根据探测器下行信号到达测站的新光行时τ′_{g_s}计算，计算公式为：

其中，τ_g0为时延的常数项，

为时延随时间的一次变化项；

令τ′_{g_s}＝τ_{g_s}，将新光行时τ′_{g_s}带入第一测站接收信号s(t)计算公式中，得到第三测站接收信号s″(t)，具体公式为：

令s″(t)＝s′(t)，得到多普勒频率f_d(t)公式：

根据所述多普勒频率f_d(t)确定测站对航天器信号的采集参数。

进一步，所述星历文件包括：星历坐标系，原始空间坐标位置数据单位以及时间系统。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种基于光行时的航天器信号参数采集系统，包括：

获取模块，用于获取星历文件；

第一转换模块，用于基于所述星历文件，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标；

第一计算模块，用于根据所述第一探测器坐标，计算探测器与测站的距离；

第二计算模块，用于根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时；

第二转换模块，用于将所述探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时；

确定模块，用于根据所述测站接收时刻下行信号的光行时计算测站接收下行信号的多普勒频率，根据所述多普勒频率确定测站对航天器信号的采集参数。

本发明的有益效果是：为了在带宽受限模式下，通过窄带方式准确采集航天器信号，以提高数据传输效率，设计了基于地心2星历的考虑光行时的多普勒预报方法。首先因探测器星历与测站在同一坐标系，因此可以直接将探测器地心2星历转变为以测站为中心的位置随时间的变化关系；其次根据探测器与测站的位置时间变化关系计算探测器下行信号到地面测站的光行时；再次根据探测器下行信号光行时信息计算测站接收信号光行时随时间的变化关系；最后利用下行信号多普勒变化与下行频率、光行时之间的变化关系计算测站接收信号多普勒值。本发明应用于传输带宽受限模式下，为降低干涉测量系统采集原始数据量，提高数据传输效率，快速预报深空探测器的下行多普勒值，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理，该方法无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

进一步，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标R(x，y，z)的具体公式为：

R(x，y，z)＝[(x_s-x_sta)，(y_s-y_sta)，(z_s-z_sta)]

其中，x_s为探测器坐标的X轴值，y_s为探测器坐标的Y轴值，z_s为探测器坐标的Z轴值，x_sta为测站坐标的X轴值，y_sta为测站坐标的Y轴值，z_sta为测站坐标的Z轴值，R(x，y，z)为探测器相对于测站的位置变化。

进一步，计算探测器与测站的距离具体公式为：

其中，d(t)为探测器相对于测站的距离。

进一步，根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时τ_{g_s}的公式具体为：

其中，c为光速。

进一步，将所述探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时τ_{g_sta}的公式具体为：

τ_{g_sta}(t+τ_{g_s})＝τ_{g_s}

其中，t为探测器下行信号时刻。

进一步，确定模块具体用于：

根据探测器下行载波信号计算第一测站接收信号s(t)，计算公式为：

基于多普勒频率f_d(t)，根据探测器下行载波信号计算第二测站接收信号s′(t)，计算公式为：

其中，f₀为下行信号频率；

基于信号传播时延为时，对根据探测器下行信号到达测站的新光行时τ′_{g_s}计算，计算公式为：

其中，τ_g0为时延的常数项，

为时延随时间的一次变化项；

令τ′_{g_s}＝τ_{g_s}，将新光行时τ′_{g_s}带入第一测站接收信号s(t)计算公式中，得到第三测站接收信号s″(t)，具体公式为：

令s″(t)＝s′(t)，得到多普勒频率f_d(t)公式：

根据所述多普勒频率f_d(t)确定测站对航天器信号的采集参数。

进一步，所述星历文件包括：星历坐标系，原始空间坐标位置数据单位以及时间系统。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法。

本发明的有益效果是：为了在带宽受限模式下，通过窄带方式准确采集航天器信号，以提高数据传输效率，设计了基于地心2星历的考虑光行时的多普勒预报方法。首先因探测器星历与测站在同一坐标系，因此可以直接将探测器地心2星历转变为以测站为中心的位置随时间的变化关系；其次根据探测器与测站的位置时间变化关系计算探测器下行信号到地面测站的光行时；再次根据探测器下行信号光行时信息计算测站接收信号光行时随时间的变化关系；最后利用下行信号多普勒变化与下行频率、光行时之间的变化关系计算测站接收信号多普勒值。本发明应用于传输带宽受限模式下，为降低干涉测量系统采集原始数据量，提高数据传输效率，快速预报深空探测器的下行多普勒值，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理，该方法无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法。

本发明的有益效果是：为了在带宽受限模式下，通过窄带方式准确采集航天器信号，以提高数据传输效率，设计了基于地心2星历的考虑光行时的多普勒预报方法。首先因探测器星历与测站在同一坐标系，因此可以直接将探测器地心2星历转变为以测站为中心的位置随时间的变化关系；其次根据探测器与测站的位置时间变化关系计算探测器下行信号到地面测站的光行时；再次根据探测器下行信号光行时信息计算测站接收信号光行时随时间的变化关系；最后利用下行信号多普勒变化与下行频率、光行时之间的变化关系计算测站接收信号多普勒值。本发明应用于传输带宽受限模式下，为降低干涉测量系统采集原始数据量，提高数据传输效率，快速预报深空探测器的下行多普勒值，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理，该方法无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

附图说明

图1为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集方法实施例提供的流程示意图；

图2为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集系统实施例提供的结构框架图；

图3为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集方法实施例提供的星历时间信息检查示意图；

图4为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集方法实施例提供的探测器下行信号相对于测站1位置的信号光行时图；

图5为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集方法实施例提供的探测器下行信号相对于测站2位置的信号光行时图；

图6为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集方法实施例提供的测站1接收探测器下行信号的光行时变化图；

图7为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集方法实施例提供的测站2接收探测器下行信号的光行时变化图；

图8为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集方法实施例提供的测站1接收探测器下行信号的多普勒变化图；

图9为本发明一种基于光行时的航天器信号参数采集方法实施例提供的测站2接收探测器下行信号的多普勒变化图。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，包括：

步骤1，获取星历文件；

步骤2，基于星历文件，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标；

步骤3，根据第一探测器坐标，计算探测器与测站的距离；

步骤4，根据距离计算探测器下行信号到达测站的光行时；

步骤5，将探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时；

步骤6，根据测站接收时刻下行信号的光行时计算测站接收下行信号的多普勒频率，根据多普勒频率确定测站对航天器信号的采集参数。

在一些可能的实施方式中，为了在带宽受限模式下，通过窄带方式准确采集航天器信号，以提高数据传输效率，设计了基于地心2星历的考虑光行时的多普勒预报方法。首先因探测器星历与测站在同一坐标系，因此可以直接将探测器地心2星历转变为以测站为中心的位置随时间的变化关系；其次根据探测器与测站的位置时间变化关系计算探测器下行信号到地面测站的光行时；再次根据探测器下行信号光行时信息计算测站接收信号光行时随时间的变化关系；最后利用下行信号多普勒变化与下行频率、光行时之间的变化关系计算测站接收信号多普勒值。本发明应用于传输带宽受限模式下，为降低干涉测量系统采集原始数据量，提高数据传输效率，快速预报深空探测器的下行多普勒值，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理，该方法无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

需要说明的是，获取后的星历文件先进行检验处理，可以为对星历文件进行格式判读，以确认星历坐标系、原始空间坐标位置数据单位、所用时间系统等信息，对探测器星历信息时间连续性的检查如图3所示，上述过程中具体计算方式以及确定方法可参考实施例1进行辅助理解。

优选地，在上述任意实施例中，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标R(x，y，z)的具体公式为：

R(x，y，z)＝[(x_s-x_sta)，(y_s-y_sta)，(z_s-z_sta)]

其中，x_s为探测器坐标的X轴值，y_s为探测器坐标的Y轴值，z_s为探测器坐标的Z轴值，x_sta为测站坐标的X轴值，y_sta为测站坐标的Y轴值，z_sta为测站坐标的Z轴值，R(x，y，z)为探测器相对于测站的位置变化。

优选地，在上述任意实施例中，计算探测器与测站的距离具体公式为：

其中，d(t)为探测器相对于测站的距离。

优选地，在上述任意实施例中，根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时τ_{g_s}的公式具体为：

其中，c为光速。

优选地，在上述任意实施例中，将探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时τ_{g_sta}的公式具体为：

τ_{g_sta}(t+τ_{g_s})＝τ_{g_s}

其中，t为探测器下行信号时刻。

优选地，在上述任意实施例中，步骤6具体为：

根据探测器下行载波信号计算第一测站接收信号s(t)，计算公式为：

基于多普勒频率f_d(t)，根据探测器下行载波信号计算第二测站接收信号s′(t)，计算公式为：

其中，f₀为下行信号频率；

基于信号传播时延为时，对根据探测器下行信号到达测站的新光行时τ′_{g_s}计算，计算公式为：

其中，τ_g0为时延的常数项，

为时延随时间的一次变化项；

令τ′_{g_s}＝τ_{g_s}，将新光行时τ′_{g_s}带入第一测站接收信号s(t)计算公式中，得到第三测站接收信号s″(t)，具体公式为：

令s″(t)＝s′(t)，得到多普勒频率f_d(t)公式：

根据多普勒频率f_d(t)确定测站对航天器信号的采集参数。

优选地，在上述任意实施例中，所述星历文件包括：星历坐标系，原始空间坐标位置数据单位以及时间系统。

如图2所示，一种基于光行时的航天器信号参数采集系统，包括：

获取模块100，用于获取星历文件；

第一转换模块200，用于基于星历文件，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标；

第一计算模块300，用于根据第一探测器坐标，计算探测器与测站的距离；

第二计算模块400，用于根据距离计算探测器下行信号到达测站的光行时；

第二转换模块500，用于将探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时；

确定模块600，用于根据测站接收时刻下行信号的光行时计算测站接收下行信号的多普勒频率，根据多普勒频率确定测站对航天器信号的采集参数。

在一些可能的实施方式中，为了在带宽受限模式下，通过窄带方式准确采集航天器信号，以提高数据传输效率，设计了基于地心2星历的考虑光行时的多普勒预报方法。首先因探测器星历与测站在同一坐标系，因此可以直接将探测器地心2星历转变为以测站为中心的位置随时间的变化关系；其次根据探测器与测站的位置时间变化关系计算探测器下行信号到地面测站的光行时；再次根据探测器下行信号光行时信息计算测站接收信号光行时随时间的变化关系；最后利用下行信号多普勒变化与下行频率、光行时之间的变化关系计算测站接收信号多普勒值。本发明应用于传输带宽受限模式下，为降低干涉测量系统采集原始数据量，提高数据传输效率，快速预报深空探测器的下行多普勒值，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理，该方法无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

需要说明的是，获取后的星历文件先进行检验处理，可以为对星历文件进行格式判读，以确认星历坐标系、原始空间坐标位置数据单位、所用时间系统等信息，对探测器星历信息时间连续性的检查如图3所示，上述过程中具体计算方式以及确定方法可参考实施例1进行辅助理解。

优选地，在上述任意实施例中，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标R(x，y，z)的具体公式为：

R(x，y，z)＝[(x_s-x_sta)，(y_s-y_sta)，(z_s-z_sta)]

其中，x_s为探测器坐标的X轴值，y_s为探测器坐标的Y轴值，z_s为探测器坐标的Z轴值，x_sta为测站坐标的X轴值，y_sta为测站坐标的Y轴值，z_sta为测站坐标的Z轴值，R(x，y，z)为探测器相对于测站的位置变化。

优选地，在上述任意实施例中，计算探测器与测站的距离具体公式为：

其中，d(t)为探测器相对于测站的距离。

优选地，在上述任意实施例中，根据距离计算探测器下行信号到达测站的光行时τ_{g_s}的公式具体为：

其中，c为光速。

优选地，在上述任意实施例中，将探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时τ_{g_sta}的公式具体为：

τ_{g_sta}(t+τ_{g_s})＝τ_{g_s}

其中，t为探测器下行信号时刻。

优选地，在上述任意实施例中，确定模块600具体用于：

根据探测器下行载波信号计算第一测站接收信号s(t)，计算公式为：

基于多普勒频率f_d(t)，根据探测器下行载波信号计算第二测站接收信号s′(t)，计算公式为：

其中，f₀为下行信号频率；

基于信号传播时延为时，对根据探测器下行信号到达测站的新光行时τ′_{g_s}计算，计算公式为：

其中，τ_g0为时延的常数项，

为时延随时间的一次变化项；

令τ′_{g_s}＝τ_{g_s}，将新光行时τ′_{g_s}带入第一测站接收信号s(t)计算公式中，得到第三测站接收信号s″(t)，具体公式为：

令s″(t)＝s′(t)，得到多普勒频率f_d(t)公式：

根据多普勒频率f_d(t)确定测站对航天器信号的采集参数。

优选地，在上述任意实施例中，星历文件包括：星历坐标系，原始空间坐标位置数据单位以及时间系统。

一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法。

在一些可能的实施方式中，为了在带宽受限模式下，通过窄带方式准确采集航天器信号，以提高数据传输效率，设计了基于地心2星历的考虑光行时的多普勒预报方法。首先因探测器星历与测站在同一坐标系，因此可以直接将探测器地心2星历转变为以测站为中心的位置随时间的变化关系；其次根据探测器与测站的位置时间变化关系计算探测器下行信号到地面测站的光行时；再次根据探测器下行信号光行时信息计算测站接收信号光行时随时间的变化关系；最后利用下行信号多普勒变化与下行频率、光行时之间的变化关系计算测站接收信号多普勒值。本发明应用于传输带宽受限模式下，为降低干涉测量系统采集原始数据量，提高数据传输效率，快速预报深空探测器的下行多普勒值，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理，该方法无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法。

在一些可能的实施方式中，为了在带宽受限模式下，通过窄带方式准确采集航天器信号，以提高数据传输效率，设计了基于地心2星历的考虑光行时的多普勒预报方法。首先因探测器星历与测站在同一坐标系，因此可以直接将探测器地心2星历转变为以测站为中心的位置随时间的变化关系；其次根据探测器与测站的位置时间变化关系计算探测器下行信号到地面测站的光行时；再次根据探测器下行信号光行时信息计算测站接收信号光行时随时间的变化关系；最后利用下行信号多普勒变化与下行频率、光行时之间的变化关系计算测站接收信号多普勒值。本发明应用于传输带宽受限模式下，为降低干涉测量系统采集原始数据量，提高数据传输效率，快速预报深空探测器的下行多普勒值，使得测站采集数据及时传输至干涉测量任务中心以进行数据相关处理，该方法无需迭代，可以快速预报探测器相对于测站的多普勒变化，以确定测站对航天器信号的采集参数。

实施例1，以输入时间信息为基础读取星历数据，因星历坐标和测站坐标均在同一坐标系内，因此可以方便求取探测器相对测站的位置关系。将探测器坐标转换为以测站为原点的探测器坐标R(x，y，z)的具体公式为：

R(x，y，z)＝[(x_s-x_sta)，(y_s-y_sta)，(z_s-z_sta)]

其中，x_s为探测器坐标的X轴值，y_s为探测器坐标的Y轴值，z_s为探测器坐标的Z轴值，x_sta为测站坐标的X轴值，y_sta为测站坐标的Y轴值，z_sta为测站坐标的Z轴值，R(x，y，z)为探测器相对于测站的位置变化；

根据转换后的探测器与测站得相对位置关系，计算探测器与测站的距离变化，如下式所示：

其中，d(t)为探测器相对于测站的距离；

根据距离关系式可以求得探测器下行信号到达地面测站的光行时，如下式所示：

其中，c为光速；

如图4及图5所示，下面以某一月球探测器为例，给出探测器下行信号光行时随时间变化图，为了对比给出相同时间段的两测站图以对比。

探测器下行信号到达地面测站的光行时为下行信号在空间的传输时间，计算地面接收信号的多普勒变化时需要得到测站接收时刻的信号光行时，也即数据传输时延，因此需要准换为地面接收时刻下行信号光行时，转换方法如下：

τ_{g_sta}(t+τ_{g_s})＝τ_{g_s}

其中，t为探测器下行信号时刻；

如图6以及图7所示，同样以该月球探测器为例给出相同时段内两测站接收信号时刻的下行信号光行时。

探测器下行为载波信号，其表达如下所示：

其中，t为时间，f₀为下行信号频率。

测站接收信号为经过空间链路传播的信号，在空间链路传播上会引入时延，测站接收信号如下所示：

考虑多普勒信号变化后，测站接收信号又可以表示如下：

由此可以推出，信号多普勒变化与接收信号的信号传播时延相关，而信号传播时延为时变量，表示如下：

其中，τ_g0为时延的常数项，

为时延随时间的一次变化项；

利用上式，测站接收信号可以表示如下：

由此可以得出，测站接收信号多普勒与接收信号时延的变化关系如下：

将地面接收信号时延随时间的变化τ_{g_sta}(t+τ_{g_s})带入上式，即得到测站接收信号单向多普勒。

如图8以及图9所示，最后以该月球探测器为例给出相同时段内两测站接收信号的单向下行多普勒变化图。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，其特征在于，包括：

步骤1，获取星历文件；

步骤2，基于所述星历文件，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标；

步骤3，根据所述第一探测器坐标，计算探测器与测站的距离；

步骤4，根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时；

步骤5，将所述探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时；

步骤6，根据所述测站接收时刻下行信号的光行时计算测站接收下行信号的多普勒频率，根据所述多普勒频率确定测站对航天器信号的采集参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，其特征在于，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标R(x,y,z)的具体公式为：

R(x,y,z)＝[(x_s-x_sta),(y_s-y_sta),(z_s-z_sta)]

其中，x_s为探测器坐标的X轴值，y_s为探测器坐标的Y轴值，z_s为探测器坐标的Z轴值，x_sta为测站坐标的X轴值，y_sta为测站坐标的Y轴值，z_sta为测站坐标的Z轴值，R(x,y,z)为探测器相对于测站的位置变化。

3.根据权利要求2所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，其特征在于，计算探测器与测站的距离具体公式为：

其中，d(t)为探测器相对于测站的距离。

4.根据权利要求3所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，其特征在于，根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时T_{g_s}的公式具体为：

其中，c为光速。

5.根据权利要求4所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，其特征在于，将所述探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时T_{g_sta}的公式具体为：

T_{g_sta}(t+T_{g_s})＝T_{g_s}

其中，t为探测器下行信号时刻。

6.根据权利要求5所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，其特征在于，步骤6具体为：

根据探测器下行载波信号计算第一测站接收信号s(t)，计算公式为：

基于多普勒频率f_d(t)，根据探测器下行载波信号计算第二测站接收信号s'(t)，计算公式为：

其中，f₀为下行信号频率；

基于信号传播时延，对根据探测器下行信号到达测站的新光行时T'_{g_s}计算，计算公式为：

其中，T_g0为时延的常数项，

为时延随时间的一次变化项；

令T'_{g_s}＝T_{g_s}，将新光行时T'_{g_s}带入第一测站接收信号s(t)计算公式中，得到第三测站接收信号s”(t)，具体公式为：

令s”(t)＝s'(t)，得到多普勒频率f_d(t)公式：

根据所述多普勒频率f_d(t)确定测站对航天器信号的采集参数。

7.根据权利要求1所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法，其特征在于，所述星历文件包括：星历坐标系，原始空间坐标位置数据单位以及时间系统。

8.一种基于光行时的航天器信号参数采集系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取星历文件；

第一转换模块，用于基于所述星历文件，将探测器坐标转换为以测站为原点的第一探测器坐标；

第一计算模块，用于根据所述第一探测器坐标，计算探测器与测站的距离；

第二计算模块，用于根据所述距离计算探测器下行信号到达测站的光行时；

第二转换模块，用于将所述探测器下行信号到达测站的光行时转换为测站接收时刻下行信号的光行时；

确定模块，用于根据所述测站接收时刻下行信号的光行时计算测站接收下行信号的多普勒频率，根据所述多普勒频率确定测站对航天器信号的采集参数。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的一种基于光行时的航天器信号参数采集方法。

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