[发明专利]一种卫星双向时间频率传递方法有效

专利信息
申请号: 202110319828.3 申请日: 2021-03-25
公开(公告)号: CN113098582B 公开(公告)日: 2022-06-21
发明(设计)人: 苏瑜;荆文芳;卢晓春;张阳;徐玲玲 申请(专利权)人: 中国科学院国家授时中心
主分类号: H04B7/185 分类号: H04B7/185;H04J3/06;G06N3/04;G06N3/08
代理公司: 北京高沃律师事务所 11569 代理人: 刘凤玲
地址: 710600 陕西省西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 卫星 双向 时间 频率 传递 方法
【权利要求书】:

1.一种卫星双向时间频率传递方法,其特征在于,所述传递方法用于单发双收的卫星双向时间频率传递系统;所述卫星双向时间频率传递系统包括第一地面站、第二地面站和卫星转发器;所述传递方法,包括:

采用闭环控制方法使目标地面站到所述卫星转发器的出口处的码载一致;当所述第一地面站处于自发自收闭环链路模式时,所述目标地面站为所述第一地面站;当所述第二地面站处于自发自收闭环链路模式时,所述目标地面站为所述第二地面站;所述码载一致为所述目标地面站的接收载波频率与接收码频率的比值为设定整数值;

当所述第一地面站到所述卫星转发器的出口处的码载一致且所述第二地面站到所述卫星转发器的出口处的码载一致时,基于载波相位测量方法计算所述第一地面站和所述第二地面站之间的时差;

所述采用闭环控制方法使目标地面站到所述卫星转发器的出口处的码载一致,具体包括:

根据所述目标地面站的接收载波频率和接收码频率计算载码偏差;

根据所述目标地面站的接收码伪距计算卫星运行速度;

基于所述卫星运行速度、所述接收载波频率、发射载波频率和所述卫星转发器的本振频率计算所述卫星转发器出口的频率偏移;

基于所述载码偏差、所述卫星运行速度、所述频率偏移、所述发射载波频率和发射码频率计算所述目标地面站上行载波频率需控制调整的预偏量;

基于所述预偏量和所述载码偏差,采用BP神经网络PID控制器确定最优发射载波频率;所述最优发射载波频率为使得所述接收载波频率与所述接收码频率的比值为设定整数值的发射载波频率;当所述目标地面站以所述最优发射载波频率发射信号时,所述目标地面站到所述卫星转发器的出口处的码载一致。

2.根据权利要求1所述的一种卫星双向时间频率传递方法,其特征在于,所述基于所述预偏量和所述载码偏差,采用BP神经网络PID控制器确定最优发射载波频率,具体包括:

将第n个时刻的输入量[pre_fre(n),Δf(n),e(n),1]输入BP神经网络PID控制器,pre_fre(n)为第n个时刻的预偏量,Δf(n)为第n个时刻的载码偏差,e(n)为第n个时刻的误差值;所述BP神经网络PID控制器包括BP神经网络和PID控制结构,所述BP神经网络的输入包括pre_fre(n)和Δf(n),所述PID控制结构的输入包括e(n)和所述BP神经网络输出的PID控制三参数;

将所述PID控制结构输出的频率值作为第n个时刻的发射载波频率,并判断第n个时刻的接收载波频率与接收码频率的比值是否为设定整数值,若是,则将第n个时刻的发射载波频率确定为最优发射载波频率,若否,则依据第n-1个时刻的权重参数和第n-2个时刻的权重参数更新第n个时刻所述BP神经网络PID控制器中的权重参数后,进行第n+1个时刻的迭代。

3.根据权利要求2所述的一种卫星双向时间频率传递方法,其特征在于,所述依据第n-1个时刻的权重参数和第n-2个时刻的权重参数更新第n个时刻所述BP神经网络PID控制器中的权重参数,具体包括:

按照权值修正公式更新第n个时刻所述BP神经网络PID控制器中的权重参数,所述权值修正公式为

其中,w(n)为第n个时刻的权重参数,w(n-1)为第n-1个时刻的权重参数,Δw(n)为第n个时刻的权重变化量,α1为第n-2个时刻的惯性因子,α为第n-1个时刻的惯性因子,0<α1<α<0.5,E(n)为第n个时刻的性能指标函数,η为学习效率,w为权重参数,Δw(n-1)为第n-1个时刻的权重变化量,Δw(n-2)为第n-2个时刻的权重变化量。

4.根据权利要求1所述的一种卫星双向时间频率传递方法,其特征在于,所述载码偏差的计算公式为

Δf(n)=N*fdcode(n)-fdcarrier(n);

其中,Δf(n)为第n个时刻的载码偏差,fdcode(n)为第n个时刻的接收载波频率,fdcarrier(n)为第n个时刻的接收码频率,N为设定整数值。

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