本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，更為具體的，涉及一種高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著我國國家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，以高、低軌衛(wèi)星和地面系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過星間、星地鏈路實現(xiàn)一體化組網(wǎng)互聯(lián)，服務(wù)軍民各領(lǐng)域用戶，形成包含空間段、地面段、應(yīng)用段的全球性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。衛(wèi)星系統(tǒng)具有無盲區(qū)全程覆蓋、實時性好、抗干擾能力強等優(yōu)點，利用衛(wèi)星系統(tǒng)完成運載火箭和導彈發(fā)射過程中的測量、安控、遙控、遙測等功能是靶場測控發(fā)展的必然方向。

2、目前我國國家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路普遍采用基于tdma的信道復用方式，要求多用戶終端發(fā)射信號到達時刻精確到us級別。對于高速飛行器，高機動導致信號空間傳輸時延劇烈波動，為實現(xiàn)時間同步，滿足上行鏈路信號接入時間同步需求，有必要對衛(wèi)星用戶終端上行鏈路信號發(fā)射時刻精確估計，確保上行鏈路信號到達衛(wèi)星的時刻滿足衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法及系統(tǒng)，解決了高動態(tài)平臺使用場景下衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號傳輸時延劇烈波動，導致衛(wèi)星用戶終端上行鏈路信號時間同步困難的問題，保證了上行鏈路信號到達衛(wèi)星的時刻滿足衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計要求。

2、本發(fā)明的目的是通過以下方案實現(xiàn)的：

3、一種高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法，包括以下步驟：

4、衛(wèi)星用戶終端定時第一時間范圍獲取自身位置坐標，并通過多項式擬合方式完成后續(xù)第一時間范圍內(nèi)間隔第二時間范圍的多個時刻位置預測；再通過逼近方法估計衛(wèi)星用戶終端發(fā)射信號到達衛(wèi)星通信載荷傳輸時延，實現(xiàn)衛(wèi)星用戶終端上行鏈路信號發(fā)射時刻精確計算。

5、進一步地，所述衛(wèi)星用戶終端定時第一時間范圍獲取自身位置坐標，并通過多項式擬合方式完成后續(xù)第一時間范圍內(nèi)間隔第二時間范圍的多個時刻位置預測；再通過逼近方法估計衛(wèi)星用戶終端發(fā)射信號到達衛(wèi)星通信載荷傳輸時延，實現(xiàn)衛(wèi)星用戶終端上行鏈路信號發(fā)射時刻精確計算，具體包括如下子步驟：

6、步驟1)，衛(wèi)星用戶終端按第一時間范圍定時獲取自身位置坐標，并通過多項式擬合方式完成后續(xù)第一時間范圍內(nèi)位置預測；

7、步驟2)，衛(wèi)星通信載荷要求信號到達時刻為衛(wèi)星用戶終端獲取自身位置坐標當前時刻為t0，衛(wèi)星用戶終端計算當前位置與衛(wèi)星通信載荷時刻信號空間傳輸時延τ0；

8、步驟3)，如果則進入信號發(fā)射準備過程，否則進入2)狀態(tài)；

9、步驟4)，信號發(fā)射準備過程中衛(wèi)星用戶終端通過多項式擬合方式預測t0時刻后每第二時間范圍時刻衛(wèi)星用戶終端的位置，預測時間長度為第一時間范圍，計算各預測時刻tm衛(wèi)星用戶終端與衛(wèi)星通信載荷時刻信號空間傳輸時延τm，選取使最小的空間傳輸時延衛(wèi)星用戶終端在開啟信號發(fā)射。

10、進一步地，所述第一時間范圍為1ms。

11、進一步地，所述第二時間范圍為0.1ms。

12、進一步地，所述通過多項式擬合方式完成后續(xù)第一時間范圍內(nèi)間隔第二時間范圍的多個時刻位置預測，具體包括如下子步驟：

13、考慮到飛行器動力的有限性，在秒級的短時間內(nèi)速度、加速度的變化平緩，將其用多項式近似表示為：

14、s(t-t0)＝s(t)-s(t0)＝g1*(t-t0)+g2*(t-t0)2+g3*(t-t0)3；

15、其中，s(t-t0)表示t-t0時間段用戶終端移動距離，s(t)表示t時刻用戶終端位置，s(t0)表示啟始t0時刻用戶終端位置，g1、g2和g3分別表示多項式一次項、二次項和三次項系數(shù)；

16、將最近的n個觀測值s(t-t0)聯(lián)立起來，ts為觀測值采樣時間，構(gòu)造關(guān)于g1、g2、g3的線性方程組：

17、

18、其中，n是觀測誤差；根據(jù)最小二乘法準則求得方程組的解：

19、

20、

21、得到位置估計的修正公式

22、

23、其中，和分別表示多項式一次項、二次項和三次項系數(shù)估計值；

24、采用上述算法完成衛(wèi)星用戶終端位置預測。

25、一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星用戶終端，且安裝在高速飛行器平臺上，衛(wèi)星用戶終端與衛(wèi)星通信載荷采用統(tǒng)一的時間系統(tǒng)并已完成同步，衛(wèi)星用戶終端定時獲取自身位置坐標并具備衛(wèi)星軌道計算能力，且用于執(zhí)行如上任一項所述的高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法。

26、本發(fā)明的有益效果包括：

27、本發(fā)明解決了高動態(tài)平臺使用場景下衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號傳輸時延劇烈波動，導致衛(wèi)星用戶終端上行鏈路信號時間同步困難的問題，保證了上行鏈路信號到達衛(wèi)星的時刻滿足衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計要求?？梢跃_控制上行鏈路發(fā)射信號到達衛(wèi)星通信載荷的時間，精度可達0.1us。

技術(shù)特征：

1.一種高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法，其特征在于，所述衛(wèi)星用戶終端定時第一時間范圍獲取自身位置坐標，并通過多項式擬合方式完成后續(xù)第一時間范圍內(nèi)間隔第二時間范圍的多個時刻位置預測；再通過逼近方法估計衛(wèi)星用戶終端發(fā)射信號到達衛(wèi)星通信載荷傳輸時延，實現(xiàn)衛(wèi)星用戶終端上行鏈路信號發(fā)射時刻精確計算，具體包括如下子步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述的高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法，其特征在于，所述第一時間范圍為1ms。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述的高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法，其特征在于，所述第二時間范圍為0.1ms。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法，其特征在于，所述通過多項式擬合方式完成后續(xù)第一時間范圍內(nèi)間隔第二時間范圍的多個時刻位置預測，具體包括如下子步驟：

6.一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于，包括衛(wèi)星用戶終端，且安裝在高速飛行器平臺上，衛(wèi)星用戶終端與衛(wèi)星通信載荷采用統(tǒng)一的時間系統(tǒng)并已完成同步，衛(wèi)星用戶終端定時獲取自身位置坐標并具備衛(wèi)星軌道計算能力，且用于執(zhí)行權(quán)利要求1或2任一項所述的高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高速飛行器平臺衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號發(fā)射時刻估計方法及系統(tǒng)，屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域，包括步驟：衛(wèi)星用戶終端定時第一時間范圍獲取自身位置坐標，并通過多項式擬合方式完成后續(xù)第一時間范圍內(nèi)間隔第二時間范圍的多個時刻位置預測；再通過逼近方法估計衛(wèi)星用戶終端發(fā)射信號到達衛(wèi)星通信載荷傳輸時延，實現(xiàn)衛(wèi)星用戶終端上行鏈路信號發(fā)射時刻精確計算。本發(fā)明可以確保多個衛(wèi)星用戶終端上行鏈路信號準時到達衛(wèi)星通信載荷，實現(xiàn)衛(wèi)星系統(tǒng)上行鏈路信號到達時間的精確控制，適用于基于TDMA信道復用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣文豐,齊巍,周林,王青偉,李軍,王妍潔,葉琪瑋,廖彥杰
受保護的技術(shù)使用者：中國電子科技集團公司第十研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15