[发明专利]一种适用于多星测控情境中的星地测距方法

权利要求书

1.一种适用于多星测控情境中的星地测距方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

发射端的处理流程按以下步骤进行：

在发射端I路通过CA码对下行遥测上行遥控信号进行直接序列扩频，用以实现星地之间测控电文的传输；

在发射端Q路通过CA码对伪码测距序列进行直接序列扩频，用以实现星地之间测距功能；

CA码用于对不同卫星信号的区分；

I路和Q路的两路数据非同源且传输速率不同；

其中I、Q两路虽然调制在相同频率的载波上，但两路载波相位差保持90度，正交，便于接收机的区分；

发射端射频板DA输出的数字信号如式(1)所示，

其中C(t)代表特定码号CA序列；D(t)为I路传输的测控电文；Y(t)为CCSDS标准中采用的T2B/T4B测距伪码，周期为1009740；P_I为I路输出功率；P_Q为Q路输出功率；ω为载波角频率；t为时间；s(t)为射频板DA最终输出的信号形式；

为了保证传输速率不同的I、Q两路具有相同的信噪比，I、Q两路的功率应该满足式(2)；

其中R_I为I路测控电文的传输速率；R_Q为Q路测距伪码的传输速率；N₀为双边白噪声功率谱密度；SNR为信噪比；

接收端的处理流程按以下步骤进行：

步骤1、对输入基带处理系统的中频数据进行FFT捕获，实现对CA码码号、CA码相位、多普勒频移的三维搜索，将不同卫星的发射信号分开，并获得接收端对发射信号捕获时刻的伪码相位和多普勒频移；

所述FFT为快速傅里叶变换；

步骤2、对步骤1中大于设定捕获阈值的相关峰的卫星分配跟踪通道，实现载波跟踪环路和伪码跟踪环路稳定工作；

步骤3、当载波跟踪环路和伪码跟踪环路实现稳定工作以后对I路进行相干积分输出持续的比特；

当载波跟踪环路和伪码跟踪环路实现稳定工作以后对Q路进行相干积分输出持续的比特，基于比特解算出传输时间，将传输时间带入到双向单程测距公式中得到星地实际距离。

2.根据权利要求1所述的一种适用于多星测控情境中的星地测距方法，其特征在于：所述步骤2中对步骤1中大于设定捕获阈值的相关峰的卫星分配跟踪通道，实现载波跟踪环路和伪码跟踪环路稳定工作；具体过程为：

中频数据分别与载波发生器根据捕获多普勒频移产生的两路载波相乘；相乘后的两路数据流分别与伪码发生器根据捕获的伪码相位产生的超前、中间、滞后三路伪码相乘，获得6路信号；

在设定的积分时间内对6路信号进行积分，

其中载波环路鉴相器对载波环路跟踪采用I路或Q路中间正交相关器；

伪码环路鉴相器对伪码环路的跟踪采用I路提前正交相关器、I路滞后正交相关器、Q路提前正交相关器、Q路滞后正交相关器；

载波环路滤波器将载波环路鉴相器输出的结果反馈至载波压控振荡器中进行调节；

伪码环路滤波器将伪码环路鉴相器输出的结果反馈至伪码发生器中进行调节；

所述捕获阈值设定为捕获范围内各点相关值的平均值的3倍。

3.根据权利要求2所述的一种适用于多星测控情境中的星地测距方法，其特征在于：所述步骤3中当载波跟踪环路和伪码跟踪环路实现稳定工作以后对I路进行相干积分输出持续的比特；

当载波跟踪环路和伪码跟踪环路实现稳定工作以后对Q路进行相干积分输出持续的比特，基于比特解算出传输时间，将传输时间带入到双向单程测距公式中得到星地实际距离；

具体过程为：

步骤3.1、对I路进行相干积分输出持续的比特；具体过程为：

步骤3.1a、比特同步；

步骤3.1b、基于步骤3.1a完成比特同步后进行帧同步；

步骤3.2、对Q路进行相干积分输出持续的比特，基于比特解算出传输时间，将传输时间带入到双向单程测距公式中得到星地实际距离。