【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信系统，特别涉及一种多普勒频偏估算方法。
技术介绍
1、近地轨道相较地球同步卫星，具有离地球表面近、输时延小、传输损耗低的特点，所以能更好地与地面站提供实时双向通信，在卫星通信中得到广泛的应用。但地面站接收机中本地载波与卫星发射机的载波必定存在一定的频率偏差。随着时间不断累积，频偏会引起相位旋转，从而直接影响接收机的解调性能。所以要从载波频率偏差产生的角度分析载波偏差带来的影响。
2、在近地轨卫星通信中，由于地面站与绕地球旋转的低轨卫星存在径向的相对运动，地面站接收信号频率会与原始信号频率发生偏移，产生多普勒效应。由多普勒效应所引起的附加频偏称为多普勒频偏。多普勒频偏会在信号接收端造成接收信号的失真。因此，必须对多普勒频偏进行估计、预测和补偿。
3、目前地面站调制解调设计频偏纠错过程中，信号带宽越窄，频偏对解调性能影响越大，因此针对目前常用的750msps/375msps/187.5msps三档符号速率，只需要验证在最低档符号速率为187.5msps情况下，频偏估计方法满足多普勒频偏范围及频偏变化率指标，则在更高带宽信号条件下，设计方法性能也必然能够满足指标。
4、2013年9月，李宏伟在《遥测遥控》刊物上发表的《一种宽范围的l&r算法》，介绍了一种改进的载波频偏估计算法，其主要技术方案是针对无线数字通信中的载波频率同步问题，分析l&r频差估计算法中估计范围受限的原因，针对性地提出改进方法。首先利用rife算法得到频率粗估计值，然后利用l&r算法进行频率
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种多普勒频偏估算方法，可以利用低轨卫星多普勒频偏及其变化率随时间变化的特性，可以提前做出多普勒频偏的预测和分析，且计算简单，为后续的多普勒频偏补偿等应用提供充足的信息。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种多普勒频偏估算方法，包括以下步骤：
4、s1，计算卫星的相对角速度；
5、s2，计算t0时刻星下点对应的地心角；
6、s3，根据s2，计算t0时刻卫星到地面终端的距离；
7、s4，根据s1和s3，计算可视范围内卫星到地面终端的距离；
8、s5，对卫星到地面终端的距离求导，计算卫星到地面终端的相对速度；
9、s6，根据s5，计算多普勒频偏。
10、优选的，所述s1中，计算卫星的相对角速度ωrav，计算公式为：
11、ωrav＝ωsat-ωecosθb
12、其中，ωsat为卫星在其轨道上的角速度，ωe为地球自转角速度，θb为卫星轨道的倾角。
13、优选的，所述s2中，计算t0时刻星下点对应的地心角计算公式为：
14、
15、其中，r为平均赤道半径，r为卫星与地球中心的距离，θnr为用户建立链接的仰角。
16、优选的，所述s3中，计算t0时刻卫星到地面终端的距离l(t0)，计算公式为：
17、
18、其中，r为平均赤道半径，r为卫星与地球中心的距离，为t0时刻星下点对应的地心角。
19、优选的，所述s4中，计算卫星到地面终端的距离l(t)，计算公式为：
20、
21、其中，r为平均赤道半径，r为卫星与地球中心的距离，ωrav为卫星的相对角速度，t-t0为t0的下一时刻。
22、优选的，所述s5中，计算卫星到地面终端的相对速度vs，计算公式为：
23、
24、其中，r为平均赤道半径，r为卫星与地球中心的距离，ωrav为卫星的相对角速度，为t0时刻星下点对应的地心角。
25、优选的，所述s6中，计算多普勒频偏fd(t)，计算公式为：
26、
27、其中，fc为载波频率，c是光速，r为平均赤道半径，r为卫星与地球中心的距离，为t0时刻星下点对应的地心角，ωrav为卫星的相对角速度，t-t0为t0的下一时刻。
28、本专利技术的有益效果在于：可以利用低轨卫星多普勒频偏及其变化率随时间变化的特性，可以提前做出多普勒频偏的预测和分析，且计算简单，为后续的多普勒频偏补偿等应用提供充足的信息。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多普勒频偏估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述S1中，计算卫星的相对角速度ωrav，计算公式为：
3.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述S2中，计算t0时刻星下点对应的地心角计算公式为：
4.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述S3中，计算t0时刻卫星到地面终端的距离l(t0)，计算公式为：
5.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述S4中，计算卫星到地面终端的距离l(t)，计算公式为：
6.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述S5中，计算卫星到地面终端的相对速度vS，计算公式为：
7.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述S6中，计算多普勒频偏fd(t)，计算公式为：
【技术特征摘要】
1.一种多普勒频偏估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述s1中，计算卫星的相对角速度ωrav，计算公式为：
3.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述s2中，计算t0时刻星下点对应的地心角计算公式为：
4.根据权利要求1所述的多普勒频偏估算方法，其特征在于，所述s3中，计算t0时刻卫星到地面终...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱燕梅，白军科，张寅，崔妮，张涛，尉平，
申请(专利权)人：陕西航天技术应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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