一种GNSS辅助的LEO地面通信收发系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)辅助的低轨(LEO Earth Orbit,LEO)卫星地面通信收发系统及方法。本发明专利技术旨在提高LEO卫星通信系统的可靠性、保密性和抗干扰性。该收发系统利用GNSS信号接收单元提供的时间、位置和速度信息，以及LEO卫星轨道信息，实现地面通信收发系统与LEO卫星之间方向信息的估算，并利用该方向信息作为导向矢量，通过多通道射频单元以及天线阵列形成波束，指向LEO卫星，并根据动态实时调整，从而达到实时跟踪LEO卫星信号，有效降低地面收发系统发射功率，提高信号接收性能的目的。能的目的。能的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种GNSS辅助的LEO地面通信收发系统及方法


[0001]本专利技术属于低轨卫星通信系统领域，特别涉及一种全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)辅助的低轨(LEO Earth Orbit,LEO)卫星地面通信收发系统及方法。

技术介绍

[0002]全球导航卫星系统是一种星基无线电定位、导航系统，包括美国的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、中国北斗系统、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯系统等。GNSS提供了全球导航功能，极大地满足了军事和民用中的导航定位和授时需求。但GNSS基本没有通信功能，北斗系统虽然具有短报文通信功能，但过低的通信速率不能满足人们日益强烈的网络、视频、图片等大带宽通信需求要求。
[0003]随着电子、通信技术，以及火箭发射技术的逐步成熟，近年来低轨道卫星通信技术得到了突飞猛进的发展。低轨卫星通信由于覆盖面广，能有效实现偏远地区、山中、海上、沙漠等地区的网络通信，可广泛应用于电视、电话、广播、网络和军事领域。目前全球主要四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GNSS辅助的LEO地面通信收发系统，其特征在于，包括依次连接的天线阵列、多通道射频单元、基带信号处理单元和GNSS信号接收单元；所述天线阵列包括多个阵元，各阵元通过馈线与多通道射频单元的各通道一一对应连接，多通道射频单元与基带信号处理单元连接，基带信号处理单元与GNSS信号接收单元连接；所述GNSS信号接收单元，用于接收并处理GNSS信号，获得时间、位置和速度信息；所述基带信号处理单元，用于根据GNSS信号接收单元提供的时间、位置信息，以及LEO卫星的轨道信息，实现地面通信收发系统与LEO卫星之间方向信息的估算，并将该方向信息作为导向矢量，利用波束形成算法计算出天线阵列各个阵元的权重，并将权重乘以各阵元对应的射频通道输出，最后将所有阵元的相乘结果相加，实现对各阵元的发射信号和接收信号进行加权，将发射波束和接收波束指向LEO卫星；所述基带信号处理单元，还用于根据GNSS信号接收单元提供的时间、速度信息，以及LEO卫星的轨道信息对LEO卫星和地面通信收发系统之间的方向矢量变化进行数学建模，并根据建立的动态模型，以及观测到的LEO卫星信号信噪比，通过波束形成算法不断调整阵元权重，实现对LEO卫星的方向跟踪。2.根据权利要求1所述的GNSS辅助的LEO地面通信收发系统，其特征在于，所述基带信号处理单元包括：波束形成模块、发射信号处理模块和接收信号处理模块；所述波束形成模块与所述多通道射频单元连接；所述波束形成模块还分别与所述发射信号处理模块、接收信号处理模块连接；所述波束形成模块还与GNSS信号接收单元连接；所述波束形成模块，用于接收GNSS信号接收单元提供的时间、位置和速度信息，通过波束形成算法形成波束权重，对各天线阵元的发射信号和接收信号进行加权处理；所述发射信号处理模块和所述接收信号处理模块，用于实现地面通信收发系统的信号发射与接收处理。3.根据权利要求1所述的GNSS辅助的LEO地面通信收发系统，其特征在于，所述天线阵列为任意阵型，阵元数目依据实际情况任意设定。4.根据权利要求1所述的GNSS辅助的LEO地面通信收发系统，其特征在于，所述GNSS信号接收单元与地面通信收发系统集成在一起，作为同一个系统。5.一种GNSS辅助的LEO地面通信收发方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在信号发射时，基带信号处...

【专利技术属性】
技术研发人员：程莉，李莎，王怀兴，刘姜涛，刘金波，
申请(专利权)人：湖北第二师范学院，
类型：发明
国别省市：