【摘要】：掩星探測技術(shù)是臨近空間環(huán)境探測的重要手段。GNSS-LEO掩星技術(shù)從20世紀(jì)90年代中期開始應(yīng)用于地球臨近空間和電離層探測,并取得了豐碩的成果。由于受到電離層的影響,GNSS-LEO掩星技術(shù)無法有效開展60km以上中性大氣探測。為了解決這一問題,我們提出一種可應(yīng)用于60km~90km中性大氣的LEO-LEO掩星探測技術(shù)。到目前為止,國際上還沒有實(shí)際運(yùn)行的LEO-LEO掩星探測系統(tǒng),國內(nèi)對(duì)LEO-LEO掩星探測系統(tǒng)的研究大多是針對(duì)掩星特性的仿真研究或軌道參數(shù)的仿真研究,尚沒有公開文獻(xiàn)發(fā)表關(guān)于LEO-LEO掩星的發(fā)射機(jī)或接收機(jī)研究。本文利用軟件無線電技術(shù)開展LEO-LEO掩星信號(hào)接收技術(shù)研究,設(shè)計(jì)并研制成功了一套LEO-LEO掩星接收機(jī)原理樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了高動(dòng)態(tài)、高精度的掩星信號(hào)開環(huán)/閉環(huán)跟蹤與幅度、相位信息提取。測試結(jié)果表明,相位測量精度達(dá)到0.12mm(10k Hz帶寬),多普勒測量范圍達(dá)到3MHz,多普勒頻率變化率測量范圍達(dá)到144k Hz/s,滿足60-90km中性大氣探測需求。
【圖文】：

參數(shù)設(shè)計(jì)信號(hào)跟蹤步長跟蹤模式下，跟蹤步長為 FFT 的長度，考慮到 FPGA 的資源以及，選取 FFT 的長度為 32768。在 10MHz 的采樣率下，對(duì)應(yīng)的信號(hào).2768ms，為了實(shí)現(xiàn) FPGA 內(nèi)的模塊復(fù)用，開環(huán)跟蹤模式下的跟蹤式相同。跟蹤帶寬帶寬是一個(gè)跟蹤步長內(nèi)可跟蹤的最大頻率變化范圍，等效于 FFT FFT 長度為 32768，采樣率為 10MHz 時(shí)，跟蹤帶寬為 305Hz。跟接收機(jī)可跟蹤的最大多普勒變化率。濾波器設(shè)計(jì)軟件接收機(jī)的數(shù)字中頻信號(hào)和 NCO 產(chǎn)生的本振信號(hào)混頻，通過濾帶信號(hào)，接收機(jī)中使用 FIR 濾波器來實(shí)現(xiàn)。濾波器響應(yīng)如圖 2.3

號(hào)進(jìn)行閉環(huán)跟蹤得到基帶信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算出基帶數(shù)據(jù)相鄰數(shù)據(jù)即這段時(shí)間內(nèi)基帶信號(hào)的相位變化b ，由于基帶信號(hào)是減采，所以相鄰基帶數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為 /step sT D f，根據(jù)，若模擬中頻信號(hào)的頻率分布為[ , ]L Hf f ，，而測量出數(shù)字中頻載波頻率為'IFf ，則該段時(shí)間內(nèi)，模擬中頻信號(hào)的頻率為IF f ，模擬中頻信號(hào)的相位變化量為：'2 ( )IF b L IF step f f T進(jìn)行累加即可得到模擬中頻信號(hào)在采樣點(diǎn)處的相位：0( ) ( )nIF IFi n i )n與原始輸入信號(hào) ( )oriS t 的對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)處的相位作比較，可以相位測量殘差，如圖2.4所示。圖中的仿真結(jié)果沒有考慮噪聲的
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P412.27;P352.7

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 廖蜜;張鵬;畢研盟;楊光林;;風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星掩星大氣產(chǎn)品精度的初步檢驗(yàn)[J];氣象學(xué)報(bào);2015年06期

2 王樹志;朱光武;白偉華;柳聰亮;孫越強(qiáng);杜起飛;王先毅;孟祥廣;楊光林;楊忠東;張效信;畢研盟;王冬偉;夏俊明;吳迪;蔡躍榮;韓英;;風(fēng)云三號(hào)C星全球?qū)Ш叫l(wèi)星掩星探測儀首次實(shí)現(xiàn)北斗掩星探測[J];物理學(xué)報(bào);2015年08期

3 呂華平;嚴(yán)衛(wèi);王迎強(qiáng);羅杰;曹廣彬;袁凌峰;;LEO-LEO掩星事件仿真研究[J];遙感信息;2015年02期

4 許靜文;王宇;王顯煜;;一種高動(dòng)態(tài)與低信噪比條件下的載波同步方法[J];電子設(shè)計(jì)工程;2014年14期

5 杜曉勇;毛節(jié)泰;;GPS-LEO掩星探測現(xiàn)狀和展望[J];高原氣象;2008年04期

6 杜曉勇;符養(yǎng);薛震剛;郭粵寧;毛節(jié)泰;;衛(wèi)星軌道參數(shù)對(duì)LEO-LEO掩星事件數(shù)量及分布影響的模擬研究[J];地球物理學(xué)報(bào);2007年05期

7 張曉芳;嚴(yán)衛(wèi);;中高層大氣探測技術(shù)的研究進(jìn)展[J];氣象科學(xué);2007年04期

8 胡雄,曾楨,張訓(xùn)械,張冬婭,肖存英;大氣GPS掩星觀測反演方法[J];地球物理學(xué)報(bào);2005年04期

9 胡雄,曾楨,張訓(xùn)械,熊建剛,張冬婭,黃澤榮,艾勇;無線電掩星技術(shù)及其應(yīng)用[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2002年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 楊鈞烽;中緯度臨近空間大氣風(fēng)場變化特性研究[D];中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心;2016年

2 宮曉艷;大氣無線電GNSS掩星探測技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2009年

3 吳小成;電離層無線電掩星技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 孫立剛;LEO-LEO掩星事件若干特性仿真研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心);2017年

2 王凌云;高動(dòng)態(tài)掩星信號(hào)模擬器研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心);2017年

本文編號(hào)：2657187