一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法技术

本发明专利技术属于航天测控相关领域，涉及一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法。该方法在跟踪前，通过理论计算的弧段当圈残留载波信噪谱密度比S/N0、双程径向多普勒、双程径向多普勒变化率来对载波环路带宽B

【技术实现步骤摘要】
一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法


[0001]本专利技术属于航天测控相关领域，涉及一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法。

技术介绍

[0002]在我国目前实施的航天任务中，在航天器跟踪弧段开始前，地面测控设备需要提前加载宏参数，包括载波环路带宽(双边环路带宽，下同)的数值B
n
，该数值在每一跟踪弧段中被设定为一个常量，在整个弧段中不再变化。B
n
值如果设置较小，接收机锁相环动态应力误差会很大，会导致无法锁定航天器下行载波信号；如果B
n
值设置较大，会对多普勒测速的精度带来影响，如果B
n
值设置太大，会导致接收机锁相环路信噪比过小，依然会导致失锁。以往任务中，对B
n
数值的选取策略比较简单，只要确保接收机锁相环路信噪比大于10dB即可(对应失锁概率小于10
‑5)，因此B
n
值往往较大，这会导致多普勒测速的随机误差较大，对测定轨带来影响。
[0003]注：双向多普勒测速热噪声误差计算公式为：
[0004][0005]式中，f
t
为上行发射频率，q为转发比，(SNR)
L
为接收机锁相环路信噪比。从式中可以看出，(SNR)
L
越大，热噪声误差越小，测速精度越高。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法，通过合理估算载波环路带宽B
n
的值，在确保接收机锁相环锁定的情况下，尽可能提高接收机锁相环路信噪比，从而提高多普勒测速精度，改善定轨预报结果。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术提供的一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法，通过合理估算载波环路带宽B
n
的值，在确保接收机锁相环锁定的情况下，尽可能提高接收机锁相环路信噪比，从而提高多普勒测速精度，改善定轨预报结果。
[0009]具体地：
[0010]在跟踪前，通过理论计算的弧段当圈残留载波(因一般情况下调制有遥测信号，所以是残留载波)信噪谱密度比S/N0、双程径向多普勒、双程径向多普勒变化率来对载波环路带宽B
n
的初始值进行合理的估算，作为设备初始装订值。其中，S/N0利用航天器标称EIRP接口指标计算，因天线方向图的特性，该数值一般与实际跟踪情况下的值存在差异；双程径向多普勒f
d
、双程径向多普勒变化率按照轨道定轨结果外推计算，准确度较高。
[0011]在实际跟踪情况下，在完成双向载波捕获后通过实际接收的S/N0对载波环路带宽进行自适应调整。
[0012]进一步地，所述步骤一进一步包括：
[0013]B
n
可设最大值应满足：
[0014]B
n1
＝S/N0‑
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0015]式(1)中B
n1
和S/N0的单位均为dBHz；
[0016]B
n
可设最小值应满足：
[0017][0018]式(2)中，为双程径向多普勒变化率；
[0019]若2B
n2
<B
n1
，则将载波环路带宽B
n
的初始值设为2B
n2
，否则将载波环路带宽B
n
的初始值设为B
n1
，作为接收机设备初始装订值。
[0020]进一步地，所述步骤二进一步包括：
[0021]在实际跟踪过程中，当完成载波双向捕获后，通过接收机实际接收的S/N0，利用公式(1)和(2)重新计算得到B
n1
'、B
n2
'，若2B
n2
'<B
n1
'，则将载波环路带宽B
n
的值调整为2B
n2
'，否则将载波环路带宽B
n
的值调整为B
n1
'。
[0022]进一步地，若深空测控设备的载波环路带宽是连续可变，在整个跟踪弧段内，始终对接收机实际接收的S/N0进行监测，重复进行步骤二工作。
[0023]若深空测控设备的载波环路带宽是分档可变，载波环路带宽B
n
的值需向上按档取值。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]该方法通过合理估算载波环路带宽B
n
的值，在确保接收机锁相环锁定的情况下，尽可能提高接收机锁相环路信噪比，从而提高多普勒测速精度，改善定轨预报结果。
具体实施方式
[0026]下面具体介绍地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法。
[0027]第一步：在跟踪前，通过理论计算的弧段当圈残留载波信噪谱密度比S/N0、双程径向多普勒速度变化率来对载波环路带宽B
n
的初始值进行合理的估算。
[0028]1)B
n
可设最大值应满足：
[0029]B
n1
＝S/N0‑
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0030]式(1)中B
n1
和S/N0的单位均为dBHz，例如当S/N0＝30dBHz时，B
n1
＝20dBHz，即100Hz。
[0031]2)B
n
可设最小值应满足：
[0032][0033]式(2)中，前半部分为锁相环热噪声带来的相位抖动影响，后半部分为动态应力误差影响。
[0034]若2B
n2
<B
n1
，则将载波环路带宽B
n
的初始值设为2B
n2
，否则将载波环路带宽B
n
的初始值设为B
n1
，作为接收机设备初始装订值；B
n2
乘以2的原因是考虑3dB余量。
[0035]第二步：在实际跟踪过程中，当完成载波双向捕获后，通过接收机实际接收的S/
N0，利用公式(1)和(2)重新计算得到B
n1
'、B
n2
'，若2B
n2
'<B
n1
'，则将载波环路带宽B
n
的值调整为2B
n2
'，否则将载波环路带宽B
n
的值调整为B
n1
'。
[0036]考虑到现阶段我国实际深空测控设备的载波环路带宽并不是连续可变的，而是0.1Hz、1Hz、10Hz、50Hz、200Hz、500Hz、1kHz、2kHz分档可变。因此B
n
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法，其特征在于，该方法包括：一、在跟踪前，通过理论计算的弧段当圈残留载波信噪谱密度比S/N0、双程径向多普勒、双程径向多普勒变化率来对载波环路带宽B
n
的初始值进行估算，作为设备初始装订值；二、在实际跟踪情况下，在完成双向载波捕获后，通过接收机实际接收的S/N0对载波环路带宽进行自适应调整。2.如权利要求1所述的一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调整方法，其特征在于，所述步骤一进一步包括：B
n
可设最大值应满足：B
n1
＝S/N0‑
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中B
n1
和S/N0的单位均为dBHz；B
n
可设最小值应满足：式(2)中，为双程径向多普勒变化率；若2B
n2
<B
n1
，则将载波环路带宽B
n
的初始值设为2B
n2
，否则将载波环路带宽B
n
的初始值设为B
n1
，作为接收机设备初始装订值。3.如权利要求2所述的一种地面测控设备载波环路带宽确定及自适应调...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，李海涛，徐得珍，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：