深空探测器下行信号错锁检测方法技术

本发明专利技术公开了一种深空探测器下行信号错锁检测方法，具体包括如下步骤：步骤1，计算探测器下行信号传输时延t

【技术实现步骤摘要】
深空探测器下行信号错锁检测方法


[0001]本专利技术属于航天深空测控
，涉及一种深空探测器下行信号错锁检测方法。

技术介绍

[0002]随着我国航天事业的发展，深空测控任务也逐年增多，从嫦娥一号到嫦娥五号、火星任务，测控距离越来越远，工作模式也越来越复杂。如嫦娥五号任务包括环绕器、着陆器、返回器等，每个目标的工作频点和模式都不相同。火星任务更是复杂，需历经7个月的飞行到达火星，最远距离达到4亿公里，后续还规划有小行星探测、载人登月等深空探测任务，探测距离将更远。
[0003]在远距离深空探测活动中，探测器下行信号的信噪比会低至20dBHz，信号极微弱，在此电平条件下，外界信号对卫星下行信号接收极易造成干扰，导致地面测控设备错锁外部信号。为提高地面测控设备接收锁定卫星下行信号可靠性，需要快速检测判断探测器是否错锁，为进行相应处置提供依据。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种深空探测器下行信号错锁检测方法，该方法能够有效检测深空测控系统是否错锁探测器下行信号。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，深空探测器下行信号错锁检测方法，具体包括如下步骤：
[0006]步骤1，计算探测器下行信号传输时延t
sy
，在T0+t
sy
时刻之前，如果地面锁定下行信号，则考虑下行信号错锁；否则转入步骤2；
[0007]步骤2，检查遥测副载波锁定情况，载波锁定，如果副载波锁定时间小于4帧遥测传输时间τ，则初步判断下行信号锁定正确；否则考虑载波信号错锁可能，转入步骤3；
[0008]步骤3，比对多普勒实测与理论的差值，若该差值的绝对值大于限值K
f
，则考虑信号错锁，否则转入步骤4；
[0009]步骤4，比对下行信号实际信噪比与理论信噪比的差值，若该差值的绝对值大于限值K
M
，则考虑信号错锁，否则返回第一步重新进入检测流程。
[0010]本专利技术的特点还在于：
[0011]步骤1中，采用如下公式(1)计算探测器下行信号到达地面的传输时延t
sy
：
[0012][0013]其中，(x
t
,y
t
,z
t
)为探测器理论预报位置坐标，(x
z
,y
z
,z
z
)为地面测控设备位置坐标，c为光速。
[0014]步骤2中，采用如下公式(2)计算4帧遥测传输时间τ
[0015][0016]其中，L表示探测器下行遥测帧长，R为遥测码速率。
[0017]步骤3中，当探测器未锁定上行信号、只发送下行信号时，计算探测器单向多普勒；当探测器锁定上行信号并进行相干转发至地面，计算探测器双向多普勒：
[0018]探测器单向多普勒采用如下公式(3)计算：
[0019][0020]其中，表示飞行器发射的下行信号频率，v为探测器理论预报速度；
[0021]探测器双向多普勒采用如下公式(4)计算：
[0022][0023]其中，表示地面测控设备发射的上行信号频率，v为探测器理论预报速度，ρ为转发比；
[0024]通过地面测控设备读出计算探测器下行信号实际多普勒值通过如下公式(5)计算实际多普勒与理论多普勒的差值的绝对值
[0025][0026]如果大于限值K
f
，则考虑信号错锁，否则转入步骤4。
[0027]步骤4中，采用如下公式(6)计算地面测控设备接收深空探测器下行信号信噪比：
[0028]M
down
＝EIRP
‑
L
sp
‑
L
t
‑
L
other
+G/T
‑
K (6)；
[0029]其中，EIRP为探测器全向辐射功率，L
sp
为空间衰减，L
t
为星球的影响损耗，L
other
为除已知损耗之外的其它损耗，G为地面测控设备天线增益，T为堆满测控设备天线噪声温度，K为玻尔兹曼常数；
[0030]通过地面测控设备读出下行信号的实际信噪比M
real
，计算下行信号实际信噪比与理论信噪比差值的绝对值M
diff
[0031]M
diff
＝|M
real
‑
M
down
|
ꢀꢀꢀ
(7)；
[0032]如果M
diff
大于限值K
M
，则考虑信号错锁，否则返回第一步重新进入检测流程。
[0033]本专利技术的有益效果是，本专利技术提供的一种深空探测器下行信号错锁检测方法。综合考虑遥测副载波锁定情况、多普勒实测与预报差值、下行信号强度检测信号是否错锁。该方法可靠性高、易操作，适用于深空测控系统有效检测是否错锁探测器下行信号。
附图说明
[0034]图1是本专利技术深空探测器下行信号错锁检测方法的流程图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0036]本专利技术深空探测器下行信号错锁检测方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
[0037]步骤1，计算探测器下行信号传输时延：
[0038]T0为探测器下行信号发出时刻。根据理论预报弹道，计算探测器下行信号到达地面的传输时延t
sy
。
[0039][0040]其中，(x
t
,y
t
,z
t
)为探测器理论预报位置坐标，(x
z
,y
z
,z
z
)为地面测控设备位置坐标，c为光速。
[0041]在T0+t
sy
时刻之前，如果地面锁定下行信号，则考虑下行信号错锁；否则转入步骤2。
[0042]步骤2，检查遥测副载波锁定情况；
[0043]载波锁定，如果副载波锁定时间小于4帧遥测传输时间τ，则初步判断下行信号锁定正确；否则考虑载波信号错锁可能，转入步骤3。
[0044][0045]其中L表示探测器下行遥测帧长，R为遥测码速率。
[0046]步骤3，比对多普勒实测与理论差值
[0047]根据理论预报弹道，计算下行多普勒理论值。多普勒理论值分为单向多普勒和双向多普勒。当探测器未锁定上行信号、只发送下行信号时，计算探测器单向多普勒；当探测器锁定上行信号并进行相干转发至地面，计算探测器双向多普勒。
[0048]探测器单向多普勒：
[0049][0050]其中，表示飞行器发射的下行信号频率，v为探测器理论预报速度。
[0051]探测器双向多普勒：
[0052][0053]其中表示地面测控设备发射的上行信号频率，v为探测器理论预报速度，ρ为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.深空探测器下行信号错锁检测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，计算探测器下行信号传输时延t
sy
，在T0+t
sy
时刻之前，如果地面锁定下行信号，则考虑下行信号错锁；否则转入步骤2；步骤2，检查遥测副载波锁定情况，载波锁定，如果副载波锁定时间小于4帧遥测传输时间τ，则初步判断下行信号锁定正确；否则考虑载波信号错锁可能，转入步骤3；步骤3，比对多普勒实测与理论的差值，若该差值的绝对值大于限值K
f
，则考虑信号错锁，否则转入步骤4；步骤4，比对下行信号实际信噪比与理论信噪比的差值，若该差值的绝对值大于限值K
M
，则考虑信号错锁，否则返回第一步重新进入检测流程。2.根据权利要求1所述的深空探测器下行信号错锁检测方法，其特征在于：所述步骤1中，采用如下公式(1)计算探测器下行信号到达地面的传输时延t
sy
：其中，(x
t
,y
t
,z
t
)为探测器理论预报位置坐标，(x
z
,y
z
,z
z
)为地面测控设备位置坐标，c为光速。3.根据权利要求2所述的深空探测器下行信号错锁检测方法，其特征在于：所述步骤2中，采用如下公式(2)计算4帧遥测传输时间τ其中，L表示探测器下行遥测帧长，R为遥测码速率。4.根据权利要求3所述的深空探测器下行信号错锁检测方法，其特征在于：所述步骤3中，当探测器未锁定上行信号、只发送下行信号时，计算探测器单向多普勒；当探测器锁定上行信号并进行相干转发至地面，计算探测器双向多普勒：探测器单向多普勒采用如下公式(3)计算：其中，表示飞行器发射的下行信号频率，v为...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓飞，秦明暖，张伟，郑继民，王星，郭璞，门涛，付树洪，杨光，
申请(专利权)人：中国西安卫星测控中心，
类型：发明
国别省市：