【摘要】：高軌衛(wèi)星因?yàn)樗谲壍栏?在通信氣象、等方面有中低軌衛(wèi)星不可替代的作用。隨著高軌衛(wèi)星的使用量越來越大,高軌衛(wèi)星定軌問題的研究逐漸增多。傳統(tǒng)的衛(wèi)星定軌采用的是地面站測軌的方式,這種方式在高軌衛(wèi)星數(shù)量增多的情況下將會對地面站負(fù)擔(dān)能力和資源分配復(fù)雜度提出極高的要求;且地面站布置難度高,受限因素多,我國在短時(shí)間內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)地面站全覆蓋。因此,借助全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)為高軌衛(wèi)星定位就有了非常重要的意義。本課題將針對基于GNSS系統(tǒng)的高軌航天器定軌算法和方案性能進(jìn)行研究。首先,本文提出利用導(dǎo)航衛(wèi)星的后瓣信號與主瓣信號同時(shí)為高軌衛(wèi)星的方案,并通過衛(wèi)星工具包(Satellite Tool Kit,STK)進(jìn)行驗(yàn)證。仿真建立的星座中包含了四大導(dǎo)航星座以及GEO衛(wèi)星和HEO衛(wèi)星,在信號前后比設(shè)置為25d B的條件下,進(jìn)行了定位可見星數(shù)量,接收機(jī)接收信號功率,可見星幾何構(gòu)型的分析,并將得到的數(shù)據(jù)與不考慮導(dǎo)航衛(wèi)星后瓣信號的情況進(jìn)行對比,從而得到主瓣和后瓣同時(shí)參與高軌衛(wèi)星定位時(shí)的性能評估。然后從增強(qiáng)接收天線增益的角度嘗試增強(qiáng)整個(gè)定位效果。提出基于軌道計(jì)算來進(jìn)行信號到達(dá)角(Direction of Arrival,DOA)估計(jì)的方法,通過軌道計(jì)算得到實(shí)時(shí)的衛(wèi)星位置,再通過可見星判斷,最終得到實(shí)時(shí)的可見星以及可見星信號來波方向。在估計(jì)出信號的來波方向之后,對可見星進(jìn)行一定數(shù)量的選星操作,選出參與定位的導(dǎo)航衛(wèi)星后分別嘗試使用不同的相控陣空域?yàn)V波算法進(jìn)行波束形成,從而增加來波方向上的信號增益,使接收信號達(dá)到接收機(jī)可以捕獲跟蹤的功率條件。最后,搭建仿真演示系統(tǒng),實(shí)時(shí)演示系統(tǒng)級仿真得到的系統(tǒng)狀態(tài),包括可見星情況,選星情況和定位精度(Dilution of Precision,DOP)值。演示系統(tǒng)編寫使用狀態(tài)機(jī)的程序架構(gòu),通過Labview從底層控制STK,借助STK的3D和2D動畫演示做出實(shí)時(shí)動態(tài)效果,并在Labview的前面板上同步演示可見星數(shù),DOP值的具體數(shù)值和動態(tài)走勢。
【圖文】：

圖 3-1 高軌衛(wèi)星接收導(dǎo)航衛(wèi)星后瓣信號示意圖信號情況后我們使用 STK 進(jìn)行仿真，仿真星座中載入四大星座的導(dǎo)航衛(wèi)星和 GEO 衛(wèi)星分別進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，其中星座中主要 所示。

圖 3-2 GEO 衛(wèi)星接收信號功率 PDF號功率的過程中，為得到全部接收信號的靈敏度設(shè)限。色曲線為 GEO 衛(wèi)星在一天之內(nèi)只考慮接收度分布；相對應(yīng)的，，藍(lán)色曲線為同時(shí)考慮
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V412.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2696193