一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法技术方案

本发明专利技术提出了一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法，包括：在卫星地面站配置监测波频的接收装置，作为观察点；观察点计算所述低轨道卫星接近所述观察点过程中，接收到的频率，直至所述低轨道卫星位于所述观察点的正上方；观察点计算所述低轨道卫星远离所述观察点过程中，接收到的频率，直至所述观察点监测不到该卫星为止；根据所述观察点接收到的频率的上述变化特点，确定低轨道卫星经过所述观察点正上方的时刻，并设定频率阈值，在所述阈值对应的时间段完成信息的传输。本发明专利技术能够更好地监测对轨道卫星的位置，降低对经纬度、星历图精确性的依赖，增加对准卫星的精确性，减少系统复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法
本专利技术涉及卫星通信网领域，特别涉及一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法。
技术介绍
低轨道卫星系统一般是指由多个卫星构成的可以进行实时信息处理的大型的卫星系统，其中卫星的分布称之为卫星星座。低轨道卫星主要是用于军事目标探测，利用低轨道卫星容易获得目标物高分辨率图像。低轨道卫星也用于手机通讯，卫星的轨道高度低，使得传输的延时短，路径损耗小。多个卫星组成的通讯系统可以实现真正的全球覆盖，频率复用更有效。目前，运行于地球低轨道(1000km以下)的人造地球卫星，包括成像侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星和商业遥感卫星，有很多都直接或间接用于军事目的。低轨道卫星由多条轨道上的卫星组成。由于低轨道卫星和地球不同步，所以星座在不断的变化，各个卫星的相对位置也在不断的发生变化。为了便于管理和实现多星系统的实时通信，卫星不但要与地面终端和关口站相连，而且各个卫星之间也要相连，可以通过地面链路相连，也可以通过星间链路相连。由于需要考虑卫星对于全球覆盖的通信方式，就有必要研究卫星在何时会经过观察点的正上方。以往需要根据星历图和地球经纬度，才能对准近地卫星，实现起来相对复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法。为了实现上述目的，本专利技术的实施例提供一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法，包括如下步骤：步骤S1，在卫星地面站配置监测波频的接收装置，作为观察点，其中，所述观察点和低轨道卫星之间有相对运动，存在多普勒效应；步骤S2，所述观察点设置阈值后计算所述低轨道卫星接近所述观察点过程中，接收到的频率和波长，直至所述低轨道卫星位于所述观察点的正上方，在此过程中，所述观察点接收到的频率逐渐增加，最大值即为低轨道卫星发出的频率f；步骤S3，所述观察点设置阈值后计算所述低轨道卫星远离所述观察点过程中，接收到的频率和波长，直至所述观察点监测不到该卫星为止，在此过程中，所述观察点接收到的频率从f开始逐渐减小；步骤S4，根据所述步骤S2得到，在低轨道卫星接近观察点的过程中，所述观察点接收到的频率逐渐增加，最大值即为低轨道卫星发出的频率f；根据所述步骤S3得到，在低轨道卫星远离观察点的过程中，所述观察点接收到的频率从f开始逐渐减小；根据所述观察点接收到的频率的上述变化特点，确定低轨道卫星经过所述观察点正上方的时刻，并设定频率阈值，在所述阈值对应的时间段完成信息的传输。进一步，在所述步骤S2中，所述低轨道卫星接近过程中，所述观察点观察到的频率为：其中，f'为所述观察点观察到的频率；f为所述低轨道卫星的原始发射频率；v为低轨道卫星发射波的传播速度；v0为所述观察点移动速度；vs为所述低轨道卫星的移动速度。进一步，在所述步骤S3中，所述低轨道卫星远离过程中，所述观察点观察到的频率为：其中，f'为所述观察点观察到的频率；f为所述低轨道卫星的原始发射频率；v为低轨道卫星发射波的传播速度；v0为所述观察点移动速度；vs为所述低轨道卫星的移动速度。进一步，当所述低轨道卫星位于所述观察点正上方时，所述观察点接收到的频率为：根据本专利技术实施例的应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法，可应用于卫星通信领域，实现了对近地卫星实时监测的功能。不同于以往的通过星历图和经纬度的监测功能，现在利用多普勒效应接收卫星波频，即可直接实现近地卫星的对准功能。本专利技术能够更好地监测对轨道卫星的位置，降低对经纬度、星历图精确性的依赖，增加对准卫星的精确性，减少系统复杂度，实现了如下功能：利用多普勒效应，设置阈值，在不需要关心星历图和经纬度的情况下，即可实现对准低轨道卫星的功能。本专利技术实施例的应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法，通过测试及实践应用，该技术具有以下优点：(1)实时性：根据观察点接收到的频率变化情况，可以实时地掌握低轨道卫星所处的位置；(2)高效性：根据系统掌握的低轨道卫星所处的位置，可以选择在何时进行信息的传输，不需要通过星历图和经纬度进行计算。(3)实现观察点对低轨道卫星何时经过头顶做出判断，在低轨道卫星经过观察点上方的时间段完成信息的传输与交互，可以实现信息传输的效率最大化，减少不必要的计算量。(4)在低轨道卫星实现全球覆盖实时通信的情况下，需要实时对准低轨道卫星，掌握低轨道卫星的位置，以便于实现全球覆盖的具体要求，并且提高信息传输的效率、节约成本。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例的低轨道卫星接近观测点过程的示意图；图3为根据本专利技术实施例的低轨道卫星远离观测点过程的示意图；图4为根据本专利技术实施例的低轨道卫星处于观察点正上方示意图；图5为根据本专利技术实施例的观察点接收到的频率变化曲线图；图6为根据本专利技术实施例的多个低轨道卫星接近观测点过程的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提出一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法，利用多普勒效应的基本原理来解决近地卫星位置的对准问题。本专利技术的核心为在卫星地面站配置的监测波频的接收装置，该装置通过多普勒效应计算波长和频率，设置阈值，从而根据波长和频率的变化对低轨道卫星进行定位，实现了不需要通过星历图和经纬度实时监测低轨道卫星的目的。如图1所示，本专利技术实施例的应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法，包括如下步骤：步骤S1，在卫星地面站配置监测波频的接收装置，作为观察点，其中，观察点和低轨道卫星之间有相对运动，存在多普勒效应。下面对多普勒效应进行说明：当观察点与低轨道卫星之间有相对运动时，观测到的波的频率与低轨道卫星发出的频率不同的现象。当低轨道卫星向观察点而来时，观察点接收到的频率变高；当低轨道卫星背离观察点而去时，观察点接收到的频率变低，这种现象成为多普勒效应。在运动的低轨道卫星前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高；在运动的后面，波长变得较长，频率变得较低；低轨道卫星的速度越高，所产生的效应越大。多普勒效应公式：其中，f'为观察到的频率；f为低轨道卫星于该介质中的原始发射频率；v为波的传播速度；v0为观察点移动速度，观察点接近低轨道卫星时运算符号为+号，反之为-号；vs为低轨道卫星移动速度，低轨道卫星接近观察点时运算符号为-号，反之为+号。步骤S2，观察点计算低轨道卫星接近观察点过程中，接收到的频率和波长，直至低轨道卫星位于观察点的正上方，在此过程中，观察点接收到的频率逐渐增加，最大值即为低轨道卫星发出的频率f。低轨道卫星接近过程中，观察点观察到的频率为：其中，f'为观察点观察到的频率；f为低轨道卫星的原始发射频率；v为低轨道卫星发射波的传播速度；v0为观察点移动速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，在卫星地面站配置监测波频的接收装置，作为观察点，其中，所述观察点和低轨道卫星之间有相对运动，存在多普勒效应；步骤S2，所述观察点设置频率阈值后计算所述低轨道卫星接近所述观察点过程中，接收到的频率和波长，直至所述低轨道卫星位于所述观察点的正上方，在此过程中，所述观察点接收到的频率逐渐增加，最大值即为低轨道卫星发出的频率f；步骤S3，所述观察点设置频率阈值后计算所述低轨道卫星远离所述观察点过程中，接收到的频率和波长，直至所述观察点监测不到该卫星为止，在此过程中，所述观察点接收到的频率从f开始逐渐减小；步骤S4，根据所述步骤S2得到，在低轨道卫星接近观察点的过程中，所述观察点接收到的频率逐渐增加，最大值即为低轨道卫星发出的频率f；根据所述步骤S3得到，在低轨道卫星远离观察点的过程中，所述观察点接收到的频率从f开始逐渐减小；根据所述观察点接收到的频率的上述变化特点，确定低轨道卫星经过所述观察点正上方的时刻，在所述频率阈值对应的时间段完成信息的传输。

【技术特征摘要】
1.一种应用于低轨卫星定位系统的多普勒频移定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，在卫星地面站配置监测波频的接收装置，作为观察点，其中，所述观察点和低轨道卫星之间有相对运动，存在多普勒效应；步骤S2，所述观察点设置频率阈值后计算所述低轨道卫星接近所述观察点过程中，接收到的频率和波长，直至所述低轨道卫星位于所述观察点的正上方，在此过程中，所述观察点接收到的频率逐渐增加，最大值即为低轨道卫星发出的频率f；步骤S3，所述观察点设置频率阈值后计算所述低轨道卫星远离所述观察点过程中，接收到的频率和波长，直至所述观察点监测不到该卫星为止，在此过程中，所述观察点接收到的频率从f开始逐渐减小；步骤S4，根据所述步骤S2得到，在低轨道卫星接近观察点的过程中，所述观察点接收到的频率逐渐增加，最大值即为低轨道卫星发出的频率f；根据所述步骤S3得到，在低轨道卫星远离观察点的过程中，所述观察点接收到的频率从f开始逐渐减小；根据所述观察点接收到的频率的上述变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞经纬，崔嘉鑫，
申请(专利权)人：阳光凯讯北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11