[发明专利]一种微小型GNSS掩星探测仪开环数据压缩方法

说明书

本发明涉及一种微小型GNSS掩星探测仪开环数据压缩方法，该方法通过探测仪上的天线接收定位所需信号和预测掩星事件所需信号；对定位所需信号进行处理获得探测仪和各个GNSS卫星的位置；结合获得的探测仪和各个GNSS卫星的位置，计算并列出符合掩星事件的GNSS卫星，对预测掩星事件所需信号进行处理，对掩星事件进行预测及跟踪；利用开环模型计算各个GNSS卫星的相关参数，基于计算的参数实现对掩星事件的持续跟踪；计算掩星事件的载噪比，并与设定阈值比较，根据比较结果判断得到高质量掩星信号和低质量掩星信号；对高质量掩星信号进行星上实际载波相位恢复，对实际载波相位进行压缩缓存，对低质量掩星信号采用传统方式进行缓存，实现对探测仪开环数据的压缩。

技术领域

本发明涉及GNSS无线电掩星大气探测技术领域，具体涉及一种微小型GNSS掩星探测仪开环数据压缩方法及系统。

背景技术

GNSS掩星探测是无线电掩星探测的一种，在搭载掩星探测仪的低轨卫星和GNSS卫星发生相对运动的过程中，掩星探测仪所接收到的GNSS卫星信号会穿透大气层、电离层发生折射，导致测量信号载波相位发生变化，通过解算分析载波相位变化，可以得出大气温度、湿度和压强等物理量，在气候学和天气学方面有着重要的研究意义和价值。

目前GNSS掩星探测仪已经向着小型化、低成本和商业化方向发展，传统探测仪不判断掩星事件质量，将接收到的掩星事件统一化处理，I/Q路积分结果、模型载波相位、载噪比以及掩星卫星信息接收下传，在地面事后处理系统中进行实际载波相位恢复和数据反演。由于低成本商业化探测仪星务下传数据能力有限，如果使用传统方式进行数据下传，会造成下传系统压力过大、掩星事件下传不完全的情况，导致探测仪无法真正发挥其最大探测性能。

发明内容

本发明为了改善原有方法中上述缺陷，提出一种微小型GNSS掩星探测仪开环数据压缩系统，通过星上探测仪实时判断开环掩星信号质量，将高质量掩星数据直接在星上进行预处理，完成载波相位恢复，将恢复后的真实载波相位打包缓存；将质量较差信号按照模型载波相位，I/Q路积分结果进行打包缓存；最后将缓存数据通过星务系统下传到地面接收站，完成后续反演计算，地面后续处理高质量数据时可直接使用真实载波相位，对质量较差数据再进行单独判断处理。该方法复杂度低，提高了探测仪资源利用率，降低了星务下传链路数据传输量，在原有微小型GNSS探测仪上即可运行，无需进行硬件改动。

本发明提出了一种微小型GNSS掩星探测仪开环数据压缩方法，该方法包括：

S1.通过探测仪上的定位天线接收定位所需信号，通过探测仪上的掩星天线接收预测掩星事件所需信号；

对接收的定位所需信号进行处理获得探测仪和各个GNSS卫星的位置；

结合获得的探测仪和各个GNSS卫星的位置，计算并列出符合掩星事件的GNSS卫星，对接收的预测掩星事件所需信号进行处理对掩星事件进行预测及跟踪；

利用开环模型计算各个GNSS卫星的相关参数，基于计算的参数实现对掩星事件的持续跟踪；

计算掩星事件的载噪比，并与设定阈值比较，根据比较结果判断得到高质量掩星信号和低质量掩星信号；

S2.对高质量掩星信号进行星上实际载波相位恢复，对实际载波相位进行压缩缓存，对低质量掩星信号采用传统方式进行缓存，实现对探测仪开环数据的压缩。

作为上述技术方案的改进之一，所述S1，具体包括：

通过位于探测仪顶端的定位天线接收用于定位的双频点射频信号，并通过位于探测仪前后侧的掩星天线接收用于预测掩星事件的射频信号；掩星天线接收的射频信号的频点与定位天线接收信号的频点相同；

对接收到的射频信号通过低噪声放大器进行信号放大、滤波和下变频处理，得到定位天线、掩星天线的各个频点模拟中频信号，并使用AD采样器对各路模拟中频信号进行采样并处理，获取对应数字中频信号；