本發(fā)明涉及星間測距，尤其涉及一種星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法。

背景技術：

1、衛(wèi)星之間的精確距離測量，對于實現(xiàn)衛(wèi)星導航、定位、通信以及科學探測等任務具有不可或缺的作用。通過測量導航衛(wèi)星之間的距離，可以精確確定衛(wèi)星在太空中的位置，進而為地面用戶提供準確的導航和定位服務。通過精確測量衛(wèi)星之間的距離，可以優(yōu)化衛(wèi)星通信鏈路，提高通信質(zhì)量和效率。通過測量衛(wèi)星之間的距離變化，還可以推演出地球重力場的分布特性，為地球科學研究提供重要數(shù)據(jù)。

2、目前，星間測距有多種實現(xiàn)手段，具體包括微波測距、視頻測距、光學測距等。在光學測距手段中，光頻梳因能夠產(chǎn)生一系列非常穩(wěn)定、均勻的光脈沖序列，在頻域呈梳狀等間距分布，兼具寬光譜、高相干、低相噪等特點，使得基于光頻梳的光學測距相比于微波測距具有更高的精度而受到越來越高的關注。

3、然而，當光頻梳應用于星間測距時，由于衛(wèi)星之間高速的相對運動，導致光頻梳在傳輸過程中產(chǎn)生較大的多普勒頻偏，這種頻偏甚至會達到數(shù)十ghz，給接收端光信號的處理帶來較大的計算負擔，甚至是難以搜尋到測距信號解析出正確的星間距離。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述現(xiàn)有技術中存在的部分或全部技術問題，本發(fā)明提供一種星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法。

2、本發(fā)明的技術方案如下：

3、提供了一種星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，所述方法包括：

4、測量發(fā)射衛(wèi)星的星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率值；

5、根據(jù)所述發(fā)射衛(wèi)星與接收衛(wèi)星的星歷參數(shù)，計算所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移；

6、根據(jù)所述多普勒頻移和所述星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率初始值，計算主動補償后的載波包絡相移頻率值；

7、計算所述主動補償后的載波包絡相移頻率值與所述星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率值的差值，并比較所述差值與設定閾值，得到比較結果；

8、若所述比較結果為所述差值小于所述設定閾值，則將當前的所述星間測距光頻梳信號作為最終信號；

9、若所述比較結果為所述差值大于或等于所述設定閾值，則對所述差值進行數(shù)模轉換，根據(jù)數(shù)模轉換結果調(diào)節(jié)所述星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率，得到更新的星間測距光頻梳信號，并返回步驟“測量發(fā)射衛(wèi)星的星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率值”。

10、在一些可選的實施方式中，所述測量發(fā)射衛(wèi)星的星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率值，包括：

11、提取所述發(fā)射衛(wèi)星的星間測距光頻梳信號的載波包絡相移并轉化為電信號；

12、采用載波跟蹤方式對所述電信號進行頻率跟蹤，獲取載波包絡相移頻率值。

13、在一些可選的實施方式中，采用f-2f自參考方式提取所述發(fā)射衛(wèi)星的星間測距光頻梳信號的載波包絡相移并轉化為電信號。

14、在一些可選的實施方式中，所述根據(jù)所述發(fā)射衛(wèi)星與接收衛(wèi)星的星歷參數(shù)，計算所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移，包括：

15、根據(jù)所述發(fā)射衛(wèi)星與所述接收衛(wèi)星的星歷參數(shù)，計算確定所述發(fā)射衛(wèi)星與所述接收衛(wèi)星的位置和速度；

16、根據(jù)所述發(fā)射衛(wèi)星與所述接收衛(wèi)星的位置和速度，計算所述發(fā)射衛(wèi)星與所述接收衛(wèi)星在視線上的相對速度；

17、根據(jù)所述發(fā)射衛(wèi)星與所述接收衛(wèi)星在視線上的相對速度，計算所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移。

18、在一些可選的實施方式中，所述發(fā)射衛(wèi)星與所述接收衛(wèi)星在視線上的相對速度利用以下公式計算：

19、；

20、其中，表示所述發(fā)射衛(wèi)星與所述接收衛(wèi)星在視線上的相對速度，表示所述發(fā)射衛(wèi)星在地心坐標系下的速度，表示所述接收衛(wèi)星在地心坐標系下的速度，表示所述發(fā)射衛(wèi)星在地心坐標系下的位置，表示所述接收衛(wèi)星在地心坐標系下的位置。

21、在一些可選的實施方式中，所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移利用以下公式計算：

22、；

23、其中，表示所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移，表示所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的頻率值，表示光速。

24、在一些可選的實施方式中，所述主動補償后的載波包絡相移頻率值利用以下公式計算：

25、；

26、其中，表示所述主動補償后的載波包絡相移頻率值，表示所述星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率初始值，表示所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移。

27、在一些可選的實施方式中，所述差值利用以下公式計算：

28、；

29、其中，表示所述差值，表示所述主動補償后的載波包絡相移頻率值，表示所述星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率值。

30、在一些可選的實施方式中，所述設定閾值為100mhz。

31、本發(fā)明技術方案的主要優(yōu)點如下：

32、本發(fā)明的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法通過根據(jù)衛(wèi)星星歷參數(shù)計算衛(wèi)星高速運動帶來的多普勒頻移，并根據(jù)計算的多普勒頻移調(diào)節(jié)光頻梳信號的載波包絡相移頻率，能夠在星間測距發(fā)射衛(wèi)星上主動補償星間高速運動帶來的多普勒頻移，消除了多普勒頻移對星間測距光頻梳信號測距梳齒的影響，保證星間測距接收衛(wèi)星接收到的光頻梳信號測距梳齒的頻率穩(wěn)定性和一致性，且不會增加星間測距接收衛(wèi)星的計算負擔。

技術特征：

1.一種星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，所述測量發(fā)射衛(wèi)星的星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率值，包括：

3.根據(jù)權利要求2所述的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，采用f-2f自參考方式提取所述發(fā)射衛(wèi)星的星間測距光頻梳信號的載波包絡相移并轉化為電信號。

4.根據(jù)權利要求1所述的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，所述根據(jù)所述發(fā)射衛(wèi)星與接收衛(wèi)星的星歷參數(shù)，計算所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移，包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，所述發(fā)射衛(wèi)星與所述接收衛(wèi)星在視線上的相對速度利用以下公式計算：

6.根據(jù)權利要求5所述的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，所述星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移利用以下公式計算：

7.根據(jù)權利要求1所述的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，所述主動補償后的載波包絡相移頻率值利用以下公式計算：

8.根據(jù)權利要求1所述的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，所述差值利用以下公式計算：

9.根據(jù)權利要求1所述的星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，其特征在于，所述設定閾值為100mhz。

技術總結
本發(fā)明公開了一種星間測距光頻梳多普勒頻率主動補償方法，涉及星間測距技術領域，包括：測量發(fā)射衛(wèi)星的星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率值；計算星間測距光頻梳信號測距梳齒的多普勒頻移；計算主動補償后的載波包絡相移頻率值；計算主動補償后的載波包絡相移頻率值與星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率值的差值，并比較差值與設定閾值；若差值小于設定閾值，則將當前的星間測距光頻梳信號作為最終信號；若差值大于或等于設定閾值，則根據(jù)差值調(diào)節(jié)星間測距光頻梳信號的載波包絡相移頻率，得到更新的星間測距光頻梳信號。本發(fā)明能夠消除多普勒頻移對星間測距光頻梳信號測距梳齒的影響，并且不會增加接收衛(wèi)星的計算負擔。

技術研發(fā)人員：楊俊,李獻斌,王國超,朱凌曉,馬笑笑
受保護的技術使用者：中國人民解放軍國防科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21