[发明专利]一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星通讯自动控制领域，尤其涉及一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法。

背景技术

通常的通讯卫星为了地面接收终端的搜索、寻星方便，会发射信标信号以辅助表征此卫星的信息。但是卫星带宽非常宝贵，如于2016年发射的我国第一个移动通信卫星——天通一号卫星，其接收信号处于S频段，只有30M带宽，而且其在全国以及周边海域分成点波束进行覆盖，并没有发射信标信号。

针对此类卫星，传统方法无法分析目标卫星信号，一般采取不分析目标卫星信号而进行盲搜索以及跟踪的方式。通常采用的方案为采用双天线，通过板卡实现定向，或依赖于高精度的陀螺敏感地球自转以实现定向。但是存在成本高、体积增大、寻星时间增长、跟踪精度差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法，其通过分析目标卫星发射的广播信号，采用一种基于数据聚类的处理算法进行分析，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法，具体包含如下步骤；

步骤1，采用信标接收机采集接收到的卫星信号；

步骤2，将接收到的卫星信号的任一段数据进行聚类算法分类；

步骤3，将步骤2聚类算法分类后的数据进行预处理后平均；

步骤4，将步骤3获取的多个平均值进行滑动平均值滤波，并将滤波处理后的平均值作为当前卫星信号强度；

步骤5，根据当前卫星信号强度，调整天线面姿态，从而实现卫星信号的自动跟踪。

作为本发明一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法的进一步优选方案，所述步骤1具体包含如下步骤；

步骤1.1，采用天线辐射面接收卫星信号的射频信号；

步骤1.2，经过双工器将接收的射频信号分离；

步骤1.3，将分离后的射频信号通过低噪声放大器LNA进行增益放大；

步骤1.4，将增益放大后的射频信号传输至信标接收机，通过信标接收机的处理器预先设定的目标频率进行变频，进而经过数字化处理转换成模拟信号输出。

作为本发明一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法的进一步优选方案，所述步骤2具体包含如下步骤；

步骤2.1，将接收到的卫星信号进行局部放大，进而选取k个种子点，且k为正整数；

步骤2.2，获取卫星信号图中的任一数据点分别到k个种子点的距离，距离的计算公式具体为：

d_ik＝|y_i-y_k|

其中，d_ik表示第i个数据点到第k个种子点的距离，i表示对于此段数据的所有的遍历的第几个，y_i表示第i个数据点的大小，y_k表示第k个种子点的大小，其中i取正整数；

步骤2.3，将步骤2.2获取的卫星信号图中的任一数据点分别到k个种子点的距离进行对比，如果数据点P_i到种子点S_k的距离最近，则数据点P_i属于种子点S_k的点群；

步骤2.4，计算种子点到它的点群中心的距离，判断种子点是否发生点群移动，如果有则返回步骤2.1继续执行，反之则继续进行步骤3。

作为本发明一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法的进一步优选方案，在步骤2.4中，种子点到它的点群中心的距离具体计算如下；

其中，y_k种子点到它的点群中心的距离，N为点群S_k中数据点的个数，y_i表示第i个数据点的大小。

作为本发明一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法的进一步优选方案，在步骤3中，预处理具体为：根据信号聚类的连续，分类的结果的峰值信号，去掉中间变换过程的数据点。

作为本发明一种基于数据聚类的卫星信号处理及跟踪方法的进一步优选方案，在步骤1.3中，增益放大后射频信号为10～40dB。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：