一种星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法技术

本发明专利技术公开了一种星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法，所述方法包括：步骤S101)获取星载GNSS遥感探测仪的空间位置信息；步骤S102)获取GNSS卫星的空间位置信息；步骤S103)根据星载GNSS遥感探测仪跟踪通道I、Q路的相干积分值，计算GNSS直射信号的接收功率；步骤S104)根据步骤S101)～步骤S103)的结果计算GNSS卫星发射天线有效全向辐射功率EIRP；步骤S105)基于GNSS卫星发射天线EIRP，经归一化运算，得到GNSS卫星发射天线方向图。本发明专利技术的方法不增加星载GNSS遥感探测仪硬件系统复杂度，成本较低，容易实现；能显著提高GNSS卫星发射天线方向图的测量精度。天线方向图的测量精度。天线方向图的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法


[0001]本专利技术涉及GNSS遥感技术与应用领域，具体涉及一种星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法。

技术介绍

[0002]GNSS遥感技术是一种基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的新型对地遥感探测技术。其中，利用GNSS反射信号(GNSS
‑
R)对全球海面风场进行探测是当前GNSS遥感技术与应用领域中的热点之一。目前，星载GNSS遥感探测仪是进行GNSS遥感探测的有效载荷，其主要包含定位模块、掩星探测模块、GNSS
‑
R探测模块。
[0003]GNSS
‑
R技术主要依靠星载GNSS遥感探测仪自带的GNSS
‑
R探测模块获取DDM数据(无量纲)，并以此来反演全球海面风场。这一反演过程首先就包括对DDM数据(无量纲)进行定标。该定标意味着将DDM数据(无量纲)最终转换为归一化的双基雷达散射截面(Normalized Bi
‑
static Radar Cross Section，NBRCS)。目前，在这一定标过程中，需要使用GNSS卫星发射天线方向图信息。因此，测定GNSS卫星发射天线方向图是当下涉及GNSS
‑
R技术反演全球海面风场的研究重点之一。
[0004]目前，测定GNSS卫星发射天线方向图的方法是一种基于GNSS地面站，将GNSS地面站长时间跟踪测量得到的GNSS卫星发射天线有效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power，EIRP)进行归一化，从而得到GNSS卫星发射天线方向图的方法。星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法在国内尚属空白。
[0005]众所周知，地球表面大气对GNSS卫星发射的GNSS信号的功率具有衰减作用。然而，随着地球表面大气物理状态的变化(主要包括温度、湿度、压强的变化)，地球表面大气对GNSS卫星发射的GNSS信号的功率的衰减程度随之变化，从而导致GNSS地面站对该衰减程度的估计不准确，最终导致测得的GNSS卫星发射天线方向图存在偏差。
[0006]除此之外，GNSS地面站长时间跟踪GNSS信号时，时常不可避免地遭遇有意或无意的射频干扰。伴随着射频干扰强度和中心频率的变化，GNSS地面站跟踪GNSS信号时输出的测量值存在不同程度上的恶化，最终导致测得的GNSS卫星发射天线方向图存在偏差。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，填补国内星上测定GNSS卫星发射天线方向图的空白，提出了一种星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法。从而避免地球表面大气和地面射频干扰的影响，测得高精度的GNSS卫星发射天线方向图，从而提高全球海面风场反演精度。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法，所述方法包括：
[0009]步骤S101)获取星载GNSS遥感探测仪的空间位置信息；
[0010]步骤S102)获取GNSS卫星的空间位置信息；
[0011]步骤S103)根据星载GNSS遥感探测仪跟踪通道I、Q路的相干积分值，计算GNSS直射信号的接收功率；
[0012]步骤S104)根据步骤S101)～步骤S103)的结果计算GNSS卫星发射天线有效全向辐射功率EIRP；
[0013]步骤S105)基于GNSS卫星发射天线EIRP，经归一化运算，得到GNSS卫星发射天线方向图。
[0014]作为上述方法的一种改进，所述步骤S101)具体包括：
[0015]通过处理星载GNSS遥感探测仪接收到的GNSS直射信号得到星载GNSS遥感探测仪的空间坐标(X
r
,Y
r
,Z
r
)，其中，下标r表示星载GNSS遥感探测仪；星载GNSS遥感探测仪的空间位置向量表示为
[0016]作为上述方法的一种改进，所述步骤S102)具体包括：
[0017]根据星载GNSS遥感探测仪获取的GNSS卫星星历，解算得到GNSS卫星的空间坐标(X
g
,Y
g
,Z
g
)，其中，下标g表示GNSS卫星；GNSS卫星的空间位置向量表示为
[0018]作为上述方法的一种改进，所述步骤S103)具体包括：
[0019]步骤S103
‑
1)读取星载GNSS遥感探测仪某跟踪通道I、Q路的相干积分值I
d
和Q
d
，所述跟踪通道用于跟踪多路GNSS直射信号；
[0020]步骤S103
‑
2)基于连续的相干积分值I
d
和Q
d
，进行L次非相干积分，得到无量纲数值C
d
：
[0021][0022]步骤S103
‑
3)读取地面预先定标确定的整个处理过程对星载GNSS遥感探测仪定位天线接收到的GNSS直射信号功率的增益G
d
；
[0023]步骤S103
‑
4)根据下式计算GNSS直射信号的接收功率P
d
：
[0024][0025]作为上述方法的一种改进，所述步骤S104)具体包括：
[0026]步骤S104
‑
1)根据星载GNSS遥感探测仪的空间位置向量和GNSS卫星的空间位置向量得到GNSS直射信号所对应向量
[0027][0028]步骤S104
‑
2)根据与之间的几何关系确定沿向量的方向出射的GNSS直射信号所对应GNSS卫星发射天线方向图的主波束角θ
g
和方位角由确定GNSS卫星发射天线方向图上一点；
[0029]根据与之间的几何关系确定沿向量的方向入射的GNSS直射信号所对应星载GNSS遥感探测仪定位天线方向图的主波束角θ
r
和方位角由确定星载GNSS遥感探测仪定位天线方向图上的一点；
[0030]步骤S104
‑
3)根据下式计算GNSS卫星发射天线方向图上一点对应的
[0031][0032]其中，P
g
表示GNSS卫星信号发射功率，G
g
表示GNSS卫星发射天线增益，R
d
表示GNSS卫星发射天线相位中心到星载GNSS遥感探测仪定位天线相位中心的直线距离，λ为GNSS直射信号所对应的载波波长，G
r
表示星载GNSS遥感探测仪定位天线增益，并且G
r
的取值预先由地面定标测定；
[0033]步骤S104
‑
4)在定义域θ
g
∈[
‑
90
°
,90
°
]，的范围内重复步骤S104<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法，所述方法包括：步骤S101)获取星载GNSS遥感探测仪的空间位置信息；步骤S102)获取GNSS卫星的空间位置信息；步骤S103)根据星载GNSS遥感探测仪跟踪通道I、Q路的相干积分值，计算GNSS直射信号的接收功率；步骤S104)根据步骤S101)～步骤S103)的结果计算GNSS卫星发射天线有效全向辐射功率EIRP；步骤S105)基于GNSS卫星发射天线EIRP，经归一化运算，得到GNSS卫星发射天线方向图。2.根据权利要求1所述的星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法，其特征在于，所述步骤S101)具体包括：通过处理星载GNSS遥感探测仪接收到的GNSS直射信号得到星载GNSS遥感探测仪的空间坐标(X
r
,Y
r
,Z
r
)，其中，下标r表示星载GNSS遥感探测仪；星载GNSS遥感探测仪的空间位置向量表示为3.根据权利要求2所述的星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法，其特征在于，所述步骤S102)具体包括：根据星载GNSS遥感探测仪获取的GNSS卫星星历，解算得到GNSS卫星的空间坐标(X
g
,Y
g
,Z
g
)，其中，下标g表示GNSS卫星；GNSS卫星的空间位置向量表示为4.根据权利要求3所述的星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法，其特征在于，所述步骤S103)具体包括：步骤S103
‑
1)读取星载GNSS遥感探测仪某跟踪通道I、Q路的相干积分值I
d
和Q
d
，所述跟踪通道用于跟踪多路GNSS直射信号；步骤S103
‑
2)基于连续的相干积分值I
d
和Q
d
，进行L次非相干积分，得到无量纲数值C
d
：步骤S103
‑
3)读取地面预先定标确定的整个处理过程对星载GNSS遥感探测仪定位天线接收到的GNSS直射信号功率的增益G
d
；步骤S103
‑
4)根据下式计算GNSS直射信号的接收功率P
d
：5.根据权利要求3所述的星上测定GNSS卫星发射天线方向图的方法，其特征在于，所述步骤S104)具体包括：步骤S104
‑
1)根据星载GNSS遥感探测仪的空间位置向量和GNSS卫星的空间位置向量得到GNSS直射信号所对应向量得到GNSS直射信号所对应向量步骤S104<...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇通胜，王先毅，孙越强，杜起飞，白伟华，蔡跃荣，李伟，王冬伟，吴春俊，刘成，李福，乔颢，程双双，张浩，张璐璐，王卓焱，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：