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卫星多普勒频率测量技术研究与工程实现

李锋  
【摘要】:航天技术的迅猛发展对政治、经济、军事及其人类社会生活都产生了深远的影响,极大地促进了科学技术的进步与发展。卫星多普勒频率是卫星测控系统中的重要观测量,多普勒频率的测量精度直接决定着卫星测控系统定位与定轨精度,所以探索高精度的卫星多普勒频率测量技术对建立高精度的卫星定轨与定位系统具有非常重要的意义。本文分析了低轨卫星的多普勒特性,提出了一种基于扩频技术的卫星多普勒频率测量方案;并基于该方案,详细阐述了卫星多普勒频率测量的关键技术,采用基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)的快速捕获方法实现多普勒频率的粗略估计,采用锁频环(Frequency Lock Loop, FLL)辅助锁相环(Phase Lock Loop,PLL)的载波跟踪环路实现多普勒频率的精确估计,采用载波辅助延迟锁定环(Delay Lock Loop, DLL)的伪码跟踪环路实现伪码跟踪,设计了各跟踪环路参数,分析了环路跟踪误差和多普勒频率测量的理论误差;设计了卫星多普勒频率测量扩频接收机,详尽地阐述了扩频接收机的总体结构设计、扩频接收机硬件设计和软件设计;构建了卫星多普勒频率测量系统的测试实验系统,完成了扩频接收机基本功能测试以及多普勒频率测量功能静态测试过程,实验测试结果表明本文设计的扩频接收机基本功能完好,在接收信号功率p=-122dBm时多普勒频率测量静态测试测量精度能达到0.124Hz,能够满足相关工程项目的要求。


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