基于卫星编队协作的空间天线阵列合成算法
[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.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN927.3
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,本文编号:2416717
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