[发明专利]一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统

权利要求书

1.一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统，其特征在于，包括天线、载波跟踪环路、码跟踪环路以及处理模块；

所述天线用于实时接收卫星导频信号；

所述载波跟踪环路用于接收并跟踪卫星导频信号，从而获取卫星导频信号的载波相位观测值φ和载波频率值f_carrier；

所述码跟踪环路用于接收并跟踪卫星导频信号和载波频率值f_carrier，从而获取卫星导频信号的窄带功率与宽带功率；

所述处理模块用于根据载波相位观测值φ获取电离层相位闪烁指数σ_φ，还用于将窄带功率和宽带功率的差值作为信号功率SI，并根据信号功率SI获取电离层幅度闪烁指数S4；

所述处理模块用于根据载波相位观测值φ获取电离层相位闪烁指数σ_φ具体为：

将两个以上载波相位观测值获取周期内卫星导频信号对应的载波相位观测值φ_{_k}分别进行如下六阶滤波处理，具体的：

φ_{LEF_k}＝Y₁(s)×Y₂(s)×Y₃(s)×φ_{_k}

其中，φ_{LEF_k}为滤波处理后的载波相位观测值，k＝1,2,…,M，且M为载波相位观测值获取周期的个数，i＝1,2,3；ω_N为0.1；s为系统函数Y_i(s)的复频域变量；

根据滤波处理后的载波相位观测值φ_{LEF_k}获取电离层相位闪烁指数σ_φ，具体的：

所述处理模块获取电离层幅度闪烁指数S4的方法具体为：

对两个以上信号功率获取周期内卫星导频信号对应的信号功率SI_{_k}分别进行如下六阶滤波处理，具体的：

SI_{LEF_k}＝Y₁(s)×Y₂(s)×Y₃(s)×SI_{_k}

其中，SI_{LEF_k}为滤波处理后的信号功率，且信号功率获取周期的个数与载波相位观测值获取周期的个数相同，均为M；

根据滤波处理后的各信号功率SI_{LEF_k}获取电离层幅度闪烁指数S4，具体的：

其中，·表示取数学期望。

2.如权利要求1所述的一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统，其特征在于，所述载波跟踪环路包括载波发生器、相位计数器、第一鉴相器、三阶滤波器、频率获取模块、差值模块以及载波频率值获取模块；

所述载波发生器用于产生本地载波信号；

所述相位计数器是对所述本地载波信号进行相位计数，则计数结果为载波相位观测值φ；

所述第一鉴相器用于将本地载波信号与卫星导频信号进行鉴相处理，得到鉴相误差；

所述三阶滤波器用于对所述鉴相误差进行三阶滤波处理；

所述频率获取模块用于获取卫星导频信号频率的理论值f_R，具体的：

其中，f_T为卫星导频信号频率的实测值，为卫星速度矢量，为所述监测系统速度矢量，为从所述监测系统到卫星径向的单位矢量，点积表示所述监测系统和卫星的相对速度矢量在沿所述监测系统到卫星的连线的径向分量，c为光速；

所述差值模块用于将频率f_R与频率f_T的差值作为多普勒差值f_R-f_T；

所述载波频率值获取模块用于将所述多普勒差值f_R-f_T与三阶滤波处理后的鉴相误差进行求和，并将所述和值作为载波频率值f_carrier，其中，所述载波频率值f_carrier输入所述载波发生器，使载波跟踪环路形成闭环。

3.如权利要求2所述的一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统，其特征在于，所述卫星速度矢量根据卫星自行播发的卫星星历或历书数据计算得到；

所述监测系统速度矢量为0。