【摘要】：隨著深空探測任務(wù)的增多,服務(wù)業(yè)務(wù)種類愈發(fā)復(fù)雜,其對深空通信鏈路的性能要求也越來越高。面向深空復(fù)雜多變的通信環(huán)境,借鑒地面天線組陣的概念,搭建空間天線陣列,對多天線信號進(jìn)行合成,從而可以有效地提高鏈路信噪比。由于編隊衛(wèi)星與地面接收天線之間存在相對運動,且編隊衛(wèi)星間也存在相對運動,導(dǎo)致信號間的時延差和頻率差是時變的,進(jìn)而導(dǎo)致相位差的時變性。本文在深入研究編隊衛(wèi)星相對運動學(xué)以及編隊衛(wèi)星與地面站相對運動特性的基礎(chǔ)上,借鑒地面站天線信號合成技術(shù),對時變的頻率差以及相位差的估計補償問題進(jìn)行了深入研究和分析。本文針對GEO軌道繞飛圓編隊的兩顆衛(wèi)星間的相對運動進(jìn)行了研究,根據(jù)Hill相對運動方程以及星地幾何關(guān)系給出了兩條鏈路時延差及頻率差的時變表達(dá)式,并且對補償誤差進(jìn)行了深入的分析。在對兩路信號合成時,采用SIMPLE加權(quán)合成算法,考慮到殘留的時延及頻率,對SIMPLE權(quán)值估計算法進(jìn)行改進(jìn),加入時延差及頻率差的影響因子,從而得到空間天線陣列合成信噪比的表達(dá)式。理論分析以及仿真結(jié)果表明殘留頻率不僅引入了相位差,還使得相位差估計性能下降,進(jìn)而使得信噪比的合成性能下降,同時由于殘留頻差的存在,相關(guān)算法中數(shù)據(jù)積分長度并非越大合成性能越好,而是在超過一定的值的范圍之后使得合成性能迅速下降。在GEO編隊衛(wèi)星進(jìn)行信號協(xié)作接收,由于殘留時延及頻差的影響,使得合成信號信噪比有一定的損失,但仍能達(dá)到比較理想的信噪比增益,因此本文提出的空間天線陣列協(xié)作接收模型對改善深空通信信噪比不足的問題有一定的借鑒作用。
[Abstract]:With the increasing number of deep space exploration missions, the types of service services are becoming more and more complex, and the performance requirements of deep space communication links are becoming higher and higher. For the complex and changeable communication environment in deep space, using the concept of ground antenna array for reference, a space antenna array is built to synthesize multiple antenna signals, which can effectively improve the signal to noise ratio (SNR) of the link. Due to the relative motion between the formation satellite and the ground receiving antenna, and the relative motion between the formation satellites, the time delay and frequency difference among the signals are time-varying, and then the phase difference is time-varying. On the basis of deeply studying the relative kinematics of formation satellites and the relative motion characteristics of formation satellites and earth stations, this paper draws lessons from the antenna signal synthesis technology of earth stations. The estimation and compensation of time-varying frequency difference and phase difference are deeply studied and analyzed. In this paper, the relative motion of two satellites with GEO orbit around a circular formation is studied. According to the relative motion equation of Hill and the relation between satellite and ground geometry, the time-varying expressions of delay difference and frequency difference of two links are given. And the compensation error is deeply analyzed. In the two-channel signal synthesis, SIMPLE weighted synthesis algorithm is adopted, considering the residual delay and frequency, the SIMPLE weight estimation algorithm is improved, and the influence factors of delay difference and frequency difference are added. The expression of signal to noise ratio (SNR) of space antenna array synthesis is obtained. The theoretical analysis and simulation results show that the residual frequency not only introduces phase difference, but also degrades the performance of phase difference estimation, which makes the synthesis performance of SNR worse. At the same time, because of the existence of residual frequency difference, The data integral length in the correlation algorithm is not the better the synthesis performance is, but the faster the synthesis performance is when the data integral length exceeds a certain value range. Because of the influence of residual delay and frequency difference, the signal to noise ratio (SNR) of the composite signal can be lost, but the signal to noise ratio (SNR) gain can still be achieved. Therefore, the cooperative receiving model of space antenna array proposed in this paper can be used for reference in solving the problem of insufficient signal-to-noise ratio in deep space communication.
【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】：2014
【分類號】：TN927.3

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4 楊雪榕;衛(wèi)星跟飛編隊控制問題研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

5 郝繼剛;分布式衛(wèi)星編隊構(gòu)形控制研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

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5 彭海軍;周期時變控制系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)值方法及其在衛(wèi)星編隊保持中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2008年

6 梁樹甜;小衛(wèi)星編隊的隊形捕獲和保持控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

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8 王煥強;臨界軌道傾角衛(wèi)星編隊構(gòu)型研究[D];沈陽航空航天大學(xué);2012年

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10 郭耀華;基于一致性理論的衛(wèi)星編隊滑模/反步協(xié)同控制研究[D];北京理工大學(xué);2015年

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本文編號：2416717