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CN110907954B - 一种标校数据广播装置 - Google Patents

一种标校数据广播装置 Download PDF

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CN110907954B CN201911005145.XA CN201911005145A CN110907954B CN 110907954 B CN110907954 B CN 110907954B CN 201911005145 A CN201911005145 A CN 201911005145A CN 110907954 B CN110907954 B CN 110907954B
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Abstract

本发明提供了一种标校数据广播装置，该标校数据广播装置包括GNSS接收机、GNSS接收天线、星载计算机、广播模块、广播发射天线，GNSS接收天线与GNSS接收机相连，GNSS接收机与星载计算机输入端相连，星载计算机输出端与广播模块相连，广播模块与广播发射天线相连。本发明的有益效果是：1.本发明的一种标校数据广播装置及控制方法解决了卫星广播数据中既要当前实时数据，又需历史延时数据的数据组织问题，从而提高了标校数据处理应用的精度及时效性；2.本发明的一种标校数据广播装置及控制方法解决了卫星广播链路自主定点开关控制问题，从而降低地面运控系统运行管理负担，提高了标校卫星的应用效率。

Description

一种标校数据广播装置
技术领域
本发明涉及卫星研制领域、标校卫星应用领域，尤其涉及一种标方校 数据广播装置。
背景技术
标校卫星主要为地面测控设备提供运动状态基准，用于标定地面测控 设备性能。标校卫星应用模式包括中心标校、自主标校两种应用模式。
中心标校模式下，地面测控设备在标校卫星过境时，通过测量链路对 卫星进行测量，获得卫星运动状态，并将测量运动状态数据通过地面网络 发送至地面应用系统；事后，卫星通过数传链路将自身数据传输至地面应 用系统，地面应用系统利用卫星自身数据计算获得卫星精确的运动状态； 将地面测控设备测量获得的卫星运行状态与事后处理的精确运动状态比 较，从而评估地面测控设备的性能。中心标校模式见图1，该模式的优点 是标校精度高，缺点是时效性差。
自主标校模式下，地面测控设备在标校卫星过境时，通过测量链路对 卫星进行测量，获得卫星运动状态；同时，标校卫星通过广播链路下传较 高精度的自身运动状态数据；地面测控设备直接将自身测量结果与广播接 收到数据进行比较，从而评估地面测控设备性能。自主标校模式见图2， 该模式的优点是时效性好，缺点是精度低于中心标校模式。
标校卫星的自主标校模式应用有两个方面比较关键的问题：1)卫星广 播数据如何组织，广播数据中既要当前实时数据，又需历史延时数据，以 提高标校数据处理应用精度及时效性；2)广播链路如何自主定点开关控制， 广播链路需要在卫星过境时自主开启，出境时自主关闭，以降低地面运控 系统运行管理负担，提高卫星应用效率。
发明内容
本发明提供了一种标校数据广播装置，包括GNSS接收机、GNSS接收 天线、星载计算机、广播模块、广播发射天线，所述GNSS接收天线与所述 GNSS接收机相连，所述GNSS接收机与所述星载计算机输入端相连，所述 星载计算机输出端与所述广播模块相连，所述广播模块与所述广播发射天 线相连；
所述GNSS接收机通过GNSS接收天线接收卫星导航信号，解算获得标校卫 星运动状态信息，包括位置、速度以及对应的时间；
所述星载计算机负责从GNSS接收机接收卫星运动状态数据，然后星载计算 机再将接收到的运动状态数据进行存储处理，并组帧打包发送至广播模块； 所述星载计算机利用接收到的卫星运动状态数据，计算判断卫星是否在地 面测控设备作用范围内；
所述广播模块负责接收星载计算机发送的卫星运动状态数据及开关指令。
作为本发明的进一步改进，该标校数据广播装置的所述星载计算机内 存设置环形存储区，所述环形存储区用于存储延时卫星运动状态数据，所 述环形存储区使用读写两个指针。
作为本发明的进一步改进，所述环形存储区还包括执行如下步骤：
当所述星载计算机从GNSS接收机接收到卫星运动状态数据时，所述星载计 算机将运动状态数据存储至所述环形存储区写指针位置，随后写指针指向 下一个存储单元；
当写指针写完最大存储单元N后，重新指向起始单元1，如此循环往复； 当星载计算机进行卫星运动状态数据组帧打包时，一方面需读取当前GNSS 接收机解算的卫星运动状态数据，另一方面还需从延时存储区的读指针处 读取延时运动状态数据，读指针与写指针类似循环往复使用。
作为本发明的进一步改进，在所述星载计算机中，所述星载计算机利 用接收到的卫星运动状态数据，计算判断卫星是否在地面测控设备作用范 围内，具体还包括：
当星地仰角E大于等于阈值Emin时，则判为在境内，否者为境外。
作为本发明的进一步改进，所述星地仰角计算方法如下：
Figure BDA0002242516590000021
Figure BDA0002242516590000031
星地斜距算式如下：
Figure BDA0002242516590000032
星地仰角算式如下：
Figure BDA0002242516590000033
作为本发明的进一步改进，该标校数据广播装置还包括RS422串口， 所述星载计算机通过RS422串口与所述广播模块相连；入境时，所述星载 计算机通过RS422串口向所述广播模块发送广播发射开机指令；出境时， 所述星载计算机通过RS422串口向所述广播模块发送广播发射关机指令。
作为本发明的进一步改进，出入境具体判断如下：
当上一秒星地仰角E小于阈值Emin，当前星地仰角E不小于阈值Emin，则判 为入境；当上一秒星地仰角E不小于阈值Emin，当前星地仰角E小于阈值 Emin，则判为出境。
作为本发明的进一步改进，在所述广播模块中，广播发射开机时，通 过S频段射频信号向地面发送卫星运动状态信息。
作为本发明的进一步改进，该标校数据广播装置还包括RS232串口， 所述星载计算机通过RS232串口，从所述GNSS接收机接收卫星运动状态数 据。
作为本发明的进一步改进，所述阈值Emin，目前实际设置为3°。
本发明的有益效果是：1.本发明的一种标校数据广播装置及控制方法 解决了卫星广播数据中既要当前实时数据，又需历史延时数据的数据组织 问题，从而提高了标校数据处理应用的精度及时效性；2.本发明的一种标 校数据广播装置及控制方法解决了卫星广播链路自主定点开关控制问题， 从而降低地面运控系统运行管理负担，提高了标校卫星的应用效率。
附图说明
图1是本发明的背景图-标校卫星中心标校应用模式示意图；
图2是本发明的背景图-标校卫星自主标校应用模式示意图；
图3是本发明的标校数据广播装置组成图；
图4是本发明的星载计算机处理流程示意图；
图5是本发明的卫星运动状态数据延时存储示意图；
图6是本发明的卫星运动状态数据组帧示意图。
具体实施方式
术语解释：
卫星过境：卫星经过地面测控设备测控范围。
卫星运动状态数据：本发明指代卫星位置、速度及其对应的时间。
如图3所示，本发明公开了一种标校数据广播装置，包括GNSS接收机、 GNSS接收天线、星载计算机、广播模块、广播发射天线，所述GNSS接收 天线与所述GNSS接收机相连，所述GNSS接收机与所述星载计算机输入端 相连，所述星载计算机输出端与所述广播模块相连，所述广播模块与所述 广播发射天线相连；
所述GNSS接收机通过GNSS接收天线接收卫星导航信号，解算获得标校卫 星运动状态信息，包括位置、速度以及对应的时间；
如图4所示，所述星载计算机负责从GNSS接收机接收卫星运动状态数 据，然后所述星载计算机再将接收到的运动状态数据进行存储处理，并组 帧打包发送至广播模块；所述星载计算机利用接收到的卫星运动状态数据， 计算判断卫星是否在地面测控设备作用范围内；
所述广播模块负责接收星载计算机发送的卫星运动状态数据及开关指令。
如图5所示，该标校数据广播装置的所述星载计算机内存设置环形存 储区，所述环形存储区用于存储延时卫星运动状态数据，所述环形存储区 使用读写两个指针。
当所述星载计算机从GNSS接收机接收到卫星运动状态数据时，所述星 载计算机将运动状态数据存储至所述环形存储区写指针位置，随后写指针 指向下一个存储单元；
当写指针写完最大存储单元N后，重新指向起始单元1，如此循环往复；
当星载计算机进行卫星运动状态数据组帧打包时，一方面需读取当前GNSS 接收机解算的卫星运动状态数据，另一方面还需从延时存储区的读指针处 读取延时运动状态数据，读指针与写指针类似循环往复使用。卫星运动状 态数据组帧如6所示。
在所述星载计算机中，所述星载计算机利用接收到的卫星运动状态数 据，计算判断卫星是否在地面测控设备作用范围内，具体还包括：
当星地仰角E大于等于阈值Emin时，则判为在境内，否者为境外。
所述星地仰角计算方法如下：
Figure BDA0002242516590000051
Figure BDA0002242516590000061
星地斜距算式如下：
Figure BDA0002242516590000062
星地仰角算式如下：
Figure BDA0002242516590000063
该标校数据广播装置还包括RS422串口，所述星载计算机通过RS422 串口与所述广播模块相连；入境时，所述星载计算机通过RS422串口向所 述广播模块发送广播发射开机指令；出境时，所述星载计算机通过RS422 串口向所述广播模块发送广播发射关机指令。
出入境具体判断如下：
当上一秒星地仰角E小于阈值Emin，当前星地仰角E不小于阈值Emin， 则判为入境；当上一秒星地仰角E不小于阈值Emin，当前星地仰角E小于阈 值Emin，则判为出境。
在所述广播模块中，广播发射开机时，通过S频段射频信号向地面发 送卫星运动状态信息。
该标校数据广播装置还包括RS232串口，所述星载计算机通过RS232 串口，从所述GNSS接收机接收卫星运动状态数据。
所述阈值Emin，目前实际设置为3°。
本发明的有益效果是：
1.本发明的一种标校数据广播装置及控制方法解决了卫星广播数据中 既要当前实时数据，又需历史延时数据的数据组织问题，从而提高了标校 数据处理应用的精度及时效性；具体的：通过本发明的控制方法，地面系 统可以在卫星过境期间(一般约10min)，同时接收到实时数据和延时数据， 提高了数据接收处理时效性。另外，地面系统融合处理实时数据和延时数 据后，比只有实时数据，可以获得更高的数据处理精度。
2.本发明的一种标校数据广播装置及控制方法解决了卫星广播链路自 主定点开关控制问题，从而降低地面运控系统运行管理负担，提高了标校 卫星的应用效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种标校数据广播装置，其特征在于：包括GNSS接收机、GNSS接收天线、星载计算机、广播模块、广播发射天线，所述GNSS接收天线与所述GNSS接收机相连，所述GNSS接收机与所述星载计算机输入端相连，所述星载计算机输出端与所述广播模块相连，所述广播模块与所述广播发射天线相连；
所述GNSS接收机通过GNSS接收天线接收卫星导航信号，解算获得标校卫星运动状态信息，包括位置、速度以及对应的时间；
所述星载计算机负责从GNSS接收机接收卫星运动状态数据，然后所述星载计算机再将接收到的运动状态数据进行存储处理，并组帧打包发送至广播模块；所述星载计算机利用接收到的卫星运动状态数据，计算判断卫星是否在地面测控设备作用范围内；
所述广播模块负责接收星载计算机发送的卫星运动状态数据及开关指令；该标校数据广播装置的所述星载计算机内存设置环形存储区，所述环形存储区用于存储延时卫星运动状态数据，所述环形存储区使用读写两个指针；
当所述星载计算机从GNSS接收机接收到卫星运动状态数据时，所述星载计算机将运动状态数据存储至所述环形存储区写指针位置，随后写指针指向下一个存储单元；
当写指针写完最大存储单元N后，重新指向起始单元1，如此循环往复；
当星载计算机进行卫星运动状态数据组帧打包时，一方面需读取当前GNSS接收机解算的卫星运动状态数据，另一方面还需从延时存储区的读指针处读取延时运动状态数据，读指针与写指针类似循环往复使用。
2.根据权利要求1所述的标校数据广播装置，其特征在于，在所述星载计算机中，所述星载计算机利用接收到的卫星运动状态数据，计算判断卫星是否在地面测控设备作用范围内，具体还包括：
当星地仰角E大于等于阈值Emin时，则判为在境内，否者为境外。
3.根据权利要求2所述的标校数据广播装置，其特征在于，所述星地仰角计算方法如下：
Figure 1
星地斜距算式如下：
Figure FDA0003288061590000022
星地仰角算式如下：
Figure FDA0003288061590000031
4.根据权利要求3所述的标校数据广播装置，其特征在于，该标校数据广播装置还包括RS422串口，所述星载计算机通过RS422串口与所述广播模块相连；入境时，所述星载计算机通过RS422串口向所述广播模块发送广播发射开机指令；出境时，所述星载计算机通过RS422串口向所述广播模块发送广播发射关机指令。
5.根据权利要求3所述的标校数据广播装置，其特征在于，出入境具体判断如下：
当上一秒星地仰角E小于阈值Emin，当前星地仰角E不小于阈值Emin，则判为入境；
当上一秒星地仰角E不小于阈值Emin，当前星地仰角E小于阈值Emin，则判为出境。
6.根据权利要求1所述的标校数据广播装置，其特征在于，在所述广播模块中，广播发射开机时，通过S频段射频信号向地面发送卫星运动状态信息。
7.根据权利要求1所述的标校数据广播装置，其特征在于，该标校数据广播装置还包括RS232串口，所述星载计算机通过RS232串口，从所述GNSS接收机接收卫星运动状态数据。
8.根据权利要求2所述的标校数据广播装置，其特征在于，所述阈值Emin，设置为3°。
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