估計航天器或飛行器發(fā)射的目標(biāo)信號行程差的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于估計由航天器或飛行器(21)發(fā)射的目標(biāo)信號所跟隨的分別到達(dá)接收基站的第一接收天線(32a)和第二接收天線(32b)的兩個路徑之間的行程差的方法(50)。該方法(50)包括測量與由第一接收天線(32a)和第二接收天線(32b)接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的有用相位差的步驟(500)以及根據(jù)有用相位差測量來估計行程差的步驟(502)。此外，測量有用相位差的步驟(500)包括使分別由第一接收天線(32a)和第二接收天線(32b)接收的信號與參考目標(biāo)信號相關(guān)，或者利用FFT或PLL分析分別由第一接收天線(32a)和第二接收天線(32b)接收的所述信號。本發(fā)明還涉及一種用于估計行程差的系統(tǒng)(30)。
【專利說明】估計航天器或飛行器發(fā)射的目標(biāo)信號行程差的方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天器或飛行器觀測的領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種用于估計由所述飛行器發(fā)射的稱為“目標(biāo)信號”的信號所跟隨的分別到達(dá)接收基站的第一接收天線和第二接收天線上的兩個路徑之間的行程差的系統(tǒng)和方法。
[0002]盡管以非限制性的方式，然而本發(fā)明尤其有利地適用于特別針對對地靜止軌道(GEO)中的衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道恢復(fù)。

【背景技術(shù)】
[0003]圖1示出了用于恢復(fù)GEO軌道中的衛(wèi)星20的軌道的已知系統(tǒng)10。
[0004]已知的軌道恢復(fù)系統(tǒng)10包括由第一接收天線12a和第二接收天線12b構(gòu)成的接收基站。衛(wèi)星20發(fā)射目標(biāo)信號到地球，并且該目標(biāo)信號被接收基站的第一接收天線12a和第二接收天線12b中的每個接收天線接收。
[0005]例如，尤其通過估計所述目標(biāo)信號所跟隨的分別到達(dá)接收基站的第一接收天線12a和第二接收天線12b上的兩個路徑之間的行程差，來恢復(fù)衛(wèi)星20的軌道。
[0006]根據(jù)與第一接收天線12a和第二接收天線12b上分布接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的相位差，來估計圖1中標(biāo)記為“dm”的行程差。
[0007]行程差dm例如用于估計圖1中標(biāo)記為“ Θ ”的目標(biāo)信號相對于接收基站的到達(dá)方向，這通常是通過假定所述到達(dá)方向Θ對于第一和第二接收天線12a、12b中的每一個都相同來實現(xiàn)的(該近似在如下假設(shè)下有效:接收基站和衛(wèi)星20之間的距離遠(yuǎn)大于圖1中標(biāo)記為“db”的第一接收天線12a與第二接收天線12b之間的距離)。根據(jù)另一示例，通過可能地考慮其他測量結(jié)果和/或信息，行程差dm直接用于衛(wèi)星20的軌跡模型以直接恢復(fù)所述衛(wèi)星的軌道。
[0008]處理裝置14執(zhí)行第一和第二接收天線12a、12b上接收的所述信號的處理操作。處理裝置14分別通過第一接收鏈16a和第二接收鏈16b而關(guān)聯(lián)于第一和第二接收天線中的每一個。
[0009]通常，接收基站的第一和第二接收天線12a、12b之間的距離db越大，行程差dm的估計就越準(zhǔn)確。在已知的GEO軌道恢復(fù)系統(tǒng)10中，距離db約為幾百米。
[0010]然而，行程差估計的準(zhǔn)確性很大程度上取決于相位差測量的準(zhǔn)確性，而相位差測量的準(zhǔn)確性取決于由第一和第二接收天線12a、12b接收的目標(biāo)信號的信號噪聲/干擾比。因此，如果該信號噪聲/干擾較低，則估計的準(zhǔn)確性將較低，并且對第一和第二接收鏈16a、16b的相位穩(wěn)定更加敏感。實際上，測量的相位差的變化包括由行程差dm的變化引起的變化和關(guān)聯(lián)于第一和第二接收鏈16a、16b的相位不穩(wěn)定的變化二者。
[0011]為了提高信號噪聲/干擾比，第一和第二接收天線12a、12b是高度定向的，以具有非常顯著的各自的天線增益。為了減少關(guān)聯(lián)于第一和第二接收鏈16a、16b的相位不穩(wěn)定的變化，構(gòu)成所述第一和第二接收鏈的元件自身必須是非常穩(wěn)定的，并且通常是硬的。
[0012]為了獲得良好的性能水平，這種已知的GEO軌道恢復(fù)系統(tǒng)10是復(fù)雜的且制造成本聞ο
[0013]此外，已知的GEO軌道恢復(fù)系統(tǒng)10涉及將(載波頻率或中頻上的)無線電頻率信號傳輸至執(zhí)行數(shù)字化的處理裝置14。這也造成高成本和托管估計系統(tǒng)的站點上的土木工程問題(纜線的可接受曲率半徑、衰減等)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)解決方案的全部或一些限制，尤其是上文所說明的那些。
[0015]為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種用于估計由航天器或飛行器發(fā)射的稱為“目標(biāo)信號”的信號相對于接收基站的行程差或到達(dá)方向的方法，其中所述接收基站包括第一接收天線和第二接收天線，所述方法包括測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的稱為“有用相位差”的相位差的步驟，和根據(jù)有用相位差的測量估計行程差或到達(dá)方向的步驟。有用相位差的測量步驟包括使分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的信號與參考目標(biāo)信號相關(guān)，或借助FFT或PLL分析分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的所述信號。
[0016]根據(jù)特定實現(xiàn)，所述方法包括單獨的或所有技術(shù)上可能組合的一個或更多個以下特征。
[0017]在特定實現(xiàn)中，參考目標(biāo)信號是在稱為“定向天線”的接收天線上接收的信號，該定向天線在飛行器方向中具有大于該接收基站的第一接收天線和第二接收天線的天線增益的天線增益。
[0018]在特定實現(xiàn)中，所述方法還包括以下步驟:
[0019]-借助于發(fā)射天線，將稱為“校準(zhǔn)信號”的信號發(fā)射至接收基站；
[0020]-測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的校準(zhǔn)信號相對應(yīng)的信號之間的稱為“校準(zhǔn)相位差”的相位差；
[0021]-根據(jù)有用相位差測量而補(bǔ)償校準(zhǔn)相位差測量的變化。
[0022]在特定實現(xiàn)中，測量校準(zhǔn)相位差的步驟包括使分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的信號與發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)，或者借助于FFT或PLL分析分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的所述信號。
[0023]在特定實現(xiàn)中，以至少部分重疊各自頻帶的方式發(fā)射校準(zhǔn)信號和目標(biāo)信號。
[0024]在特定實現(xiàn)中，校準(zhǔn)信號和目標(biāo)信號同時發(fā)射。在特定實現(xiàn)中，連續(xù)發(fā)射校準(zhǔn)信號。
[0025]在特定實現(xiàn)中，校準(zhǔn)信號基本上是正弦信號或具有由擴(kuò)頻碼擴(kuò)展的頻譜的信號。
[0026]在特定實現(xiàn)中，分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的信號被異步模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)字化、經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)被傳送至處理裝置并且通過與發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)而被所述處理裝置重新同步。
[0027]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，其用于估計由航天器或飛行器發(fā)射的稱為“目標(biāo)信號”的信號相對于所述系統(tǒng)的接收基站的行程差或到達(dá)方向，其中所述接收基站包括第一接收天線和第二接收天線，所述系統(tǒng)還包括適于測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的稱為“有用相位差”的相位差的裝置，和適于根據(jù)有用相位差的測量來估計行程差的裝置。此外，適于測量有用相位差的裝置被配置成執(zhí)行使分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的信號與參考目標(biāo)信號相關(guān)，或借助于FFT或PLL分析分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的所述信號。
[0028]根據(jù)特定實施方式，所述系統(tǒng)包括單獨的或所有技術(shù)上可能組合的一個或更多個以下特征。
[0029]在特定實施方式中，所述系統(tǒng)包括稱為“定向天線”的接收天線，該定向天線在飛行器的方向中具有大于接收基站的第一接收天線和第二接收天線的天線增益的天線增益，并且參考目標(biāo)信號是與在定向天線上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號。
[0030]在特定實施方式中，定向天線是地理位置定位系統(tǒng)的天線或遙測/遠(yuǎn)程控制和測距系統(tǒng)的天線。
[0031]在特定實施方式中，接收基站的第一接收天線和第二接收天線是每個都具有寬度等于或大于10°、優(yōu)選地等于或大于20°的主輻射波瓣的天線。
[0032]在特定實施方式中,接收基站的第一接收天線和第二接收天線是喇口入天線。
[0033]在特定實施方式中，飛行器是對地靜止軌道中的衛(wèi)星，第一接收天線和第二接收天線被定向成使得對地靜止軌道中的幾個衛(wèi)星在其主輻射波瓣中。
[0034]在特定實施方式中，所述系統(tǒng)還包括:
[0035]適于借助發(fā)射天線將稱為“校準(zhǔn)信號”的信號發(fā)射至接收基站的發(fā)射器；
[0036]適于測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的校準(zhǔn)信號相對應(yīng)的信號之間的稱為“校準(zhǔn)相位差”的相位差的裝置；
[0037]適于根據(jù)有用相位差測量而補(bǔ)償校準(zhǔn)相位差測量的變化的裝置。
[0038]在特定實施方式中，適于測量校準(zhǔn)相位差的裝置被配置成執(zhí)行使分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的信號與發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)，或者借助于FFT或PLL分析分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的所述信號。
[0039]在特定實施方式中，發(fā)射器的發(fā)射天線與第一接收天線和第二接收天線中的至少一個之間的距離小于所述第一接收天線和所述第二接收天線之間的距離。
[0040]根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種用于估計由航天器或飛行器發(fā)射的稱為“目標(biāo)信號”的信號相對于接收基站的行程差或到達(dá)方向的方法，其中該接收基站包括第一接收天線和第二接收天線，所述方法包括測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的稱為“有用相位差”的相位差的步驟，和根據(jù)有用相位差的測量估計行程差或到達(dá)方向的步驟。所述方法還包括以下步驟:
[0041]-借助于發(fā)射天線，將稱為“校準(zhǔn)信號”的信號發(fā)射至接收基站；
[0042]-測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的校準(zhǔn)信號相對應(yīng)的信號之間的稱為“校準(zhǔn)相位差”的相位差，相位差的測量包括使所述信號與發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)或借助于FFT或PLL分析所述信號。
[0043]-根據(jù)有用相位差測量而補(bǔ)償校準(zhǔn)相位差測量的變化。
[0044]根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，其用于估計由航天器或飛行器發(fā)射的稱為“目標(biāo)信號”的信號相對于所述系統(tǒng)的接收基站的行程差或到達(dá)方向的系統(tǒng)，其中該接收基站包括第一接收天線和第二接收天線，所述系統(tǒng)還包括適于測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的稱為“有用相位差”的相位差的裝置，和適于根據(jù)有用相位差的測量估計行程差的裝置。所述系統(tǒng)包括:
[0045]-適于借助于發(fā)射天線將稱為“校準(zhǔn)信號”的信號發(fā)射至接收基站的發(fā)射器；
[0046]-適于測量與分別在第一接收天線和第二接收天線上接收的校準(zhǔn)信號相對應(yīng)的信號之間的稱為“校準(zhǔn)相位差”的相位差的裝置，其被配置成執(zhí)行使所述信號與發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)或借助于FFT或PLL分析所述信號；
[0047]-適于根據(jù)有用相位差測量而補(bǔ)償校準(zhǔn)相位差測量的變化的裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]參照附圖，通過閱讀作為非限制性示例給出的以下描述，將更好地理解本發(fā)明，其中:
[0049]-圖1:已經(jīng)描述，是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的對地靜止軌道恢復(fù)系統(tǒng)的示意圖；
[0050]-圖2:是根據(jù)本發(fā)明的信號行程差估計系統(tǒng)的示意圖；
[0051]-圖3:示意性示出根據(jù)本發(fā)明的行程差估計方法的主要步驟；
[0052]-圖4:是相對于由衛(wèi)星發(fā)射的信號產(chǎn)生很少干擾的校準(zhǔn)信號的示意圖；
[0053]-圖5:是根據(jù)本發(fā)明的行程差估計系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式的示意圖；
[0054]-圖6:是圖5的估計系統(tǒng)的變型實施方式的示意圖。
[0055]在這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的元素。為了清楚起見，所示的元素不按比例繪制，除非另有規(guī)定。

【具體實施方式】
[0056]本發(fā)明特別涉及一種用于估計由航天器或飛行器發(fā)射的稱為“目標(biāo)信號”的信號所跟隨的分別到達(dá)所述接收基站的第一接收天線32a和第二接收天線32b的兩個路徑之間的行程差的系統(tǒng)30和方法50。
[0057]在下文的描述中，通過干涉法測量執(zhí)行行程差的估計，參照圖1描述的其一般原理是基于與由所述第一和第二接收天線32a、32b接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的相位差的確定的。
[0058]在下文的描述中，以非限制性方式采用的觀點是地球軌道中的飛行器的情況，更具體地是對地靜止軌道中衛(wèi)星類型的飛行器的情況，估計系統(tǒng)30例如是對地靜止軌道恢復(fù)系統(tǒng)的子系統(tǒng)。
[0059]根據(jù)其他示例，不排除考慮行進(jìn)軌道、例如低地球軌道(LEO)或中地球軌道(MEO)中的衛(wèi)星，或甚至考慮衛(wèi)星之外的飛行器，尤其是例如導(dǎo)彈、飛機(jī)、無人駕駛飛機(jī)、氣球、直升機(jī)、衛(wèi)星發(fā)射裝置等的飛行器。
[0060]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性行程差估計系統(tǒng)30。
[0061]估計系統(tǒng)30的接收基站基本上位于地球表面上?！盎旧显诘厍虮砻嫔稀睉?yīng)當(dāng)理解成尤其是指在地面上、建筑物的頂部、標(biāo)塔的頂部、海上平臺上等。如圖2所示，接收基站的第一和第二接收天線32a、32b例如是拋物面天線。
[0062]為了估計由GEO軌道中的衛(wèi)星20發(fā)射的目標(biāo)信號的行程差，接收基站的第一和第二接收天線32a、32b優(yōu)選地分開10米至I千米的距離。
[0063]估計系統(tǒng)30還包括關(guān)聯(lián)于接收基站的第一接收天線32a和第二接收天線32b的處理裝置34，處理裝置34適于處理由所述第一和第二接收天線接收的信號。
[0064]在特定實施方式中，如圖2所示，估計系統(tǒng)30包括適于將稱為“校準(zhǔn)信號”的信號發(fā)射至接收基站的發(fā)射器。發(fā)射器包括基本上位于地球表面上的至少一個發(fā)射天線36和校準(zhǔn)信號形成裝置。在估計系統(tǒng)30的特定實施方式中，發(fā)射天線36與第一和第二接收天線32a、32b彼此固定，也就是說它們的相位中心相對于彼此固定。
[0065]在圖2所示的非限制性示例中，校準(zhǔn)信號形成裝置是估計系統(tǒng)30的處理裝置34。根據(jù)其他示例，不排除考慮不同于處理裝置34的校準(zhǔn)信號形成裝置。
[0066]處理裝置34例如包括至少一個處理器和其中存儲有計算機(jī)程序產(chǎn)品的至少一個電子存儲器，計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式是被執(zhí)行以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的行程差估計方法50的不同步驟的一組程序代碼。在變型中，處理裝置34還包括一個或更多個FPGA、PLD和其他這樣類型的可編程邏輯電路，和/或適于實現(xiàn)估計方法50的所有或部分所述步驟的專用集成電路(ASIC)。
[0067]換句話說，處理裝置34包括由軟件(特定計算機(jī)程序產(chǎn)品)和/或硬件(FPGA、PLD、ASIC等)配置以實現(xiàn)下文描述的估計方法50的不同步驟的一組裝置。
[0068]圖3示出了用于估計由衛(wèi)星20發(fā)射的目標(biāo)信號的行程差的方法50的示例性實現(xiàn)的主要步驟。
[0069]估計方法50包括以下步驟:
[0070]-測量500與目標(biāo)信號相對應(yīng)的兩個信號之間的稱為“有用相位差”的相位差，這兩個信號是:由第一接收天線32a接收的第一信號和由第二接收天線32b接收的第二信號;
[0071]-根據(jù)有用相位差的測量來估計502行程差。
[0072]應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)?shù)谝唤邮仗炀€32a和第二接收天線32b之間的距離大于發(fā)射目標(biāo)信號的波長時，有用相位差的測量可以證明是模糊的。
[0073]作為示例，對于傳統(tǒng)上認(rèn)為由GEO軌道中的衛(wèi)星用于通信的大約1GHz量級的頻率，波長的量級從幾厘米至幾十厘米。應(yīng)當(dāng)理解的是，通過考慮第一接收天線32a和第二接收天線32b之間的10米至I千米的距離，有用相位差的測量可以證明是模糊的。
[0074]可以通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他裝置來消除這種模糊，例如尤其借助于衛(wèi)星20的軌道的某些參數(shù)的先驗知識(所述軌道的開普勒參數(shù)及其物理特性:氣動阻力、太陽輻射壓力系數(shù)等)。根據(jù)非限制性示例，反復(fù)執(zhí)行有用相位差的測量以獲得有用相位差的變化的明確測量(通過基于行程差的最大變化速度的預(yù)定義知識來確保兩個連續(xù)測量之間最大行程差變化與小于Pi ( η )的有用相位差相對應(yīng))。有用相位差變化的這種測量可以被用于估計由衛(wèi)星20發(fā)射的目標(biāo)信號的行程差變化。因此，假設(shè)可獲得時刻t0的行程差估計(可能由其他裝置提供)以及時刻to與tl之間的行程差變化估計，可以估計時刻tl的行程差。
[0075]在圖3所示的非限制性示例中，用于估計目標(biāo)信號的行程差的方法50還包括以下步驟:
[0076]-將校準(zhǔn)信號發(fā)射504至接收基站的第一接收天線32a和第二接收天線32b；
[0077]-由處理裝置34測量506與校準(zhǔn)信號相對應(yīng)的兩個信號之間的稱為“校準(zhǔn)相位差”的相位差，這兩個信號是:由第一接收天線32a接收的第一信號和由第二接收天線32b接收的第二信號；
[0078]-根據(jù)有用相位差測量而補(bǔ)償508校準(zhǔn)相位差測量的變化。
[0079]發(fā)射器的發(fā)射天線36相對于接收基站基本上是不動的，所以應(yīng)當(dāng)理解，校準(zhǔn)相差變化主要是由于接收鏈的相位不穩(wěn)定造成的，所述接收鏈一方面將第一接收天線32a關(guān)聯(lián)于處理裝置34而另一方面將第二接收天線32b關(guān)聯(lián)于所述處理裝置。
[0080]由所述接收鏈引起的這些相位不穩(wěn)定與目標(biāo)信號的行程差無關(guān)。
[0081]因此，校準(zhǔn)相位差變化構(gòu)成所述接收鏈的相位不穩(wěn)定的估計，并且因此能夠被用于根據(jù)有用相位差測量而補(bǔ)償這些相位不穩(wěn)定。
[0082]因此應(yīng)當(dāng)理解，由于校準(zhǔn)信號的發(fā)射和處理，由將第一和第二接收天線32a、32b關(guān)聯(lián)于處理裝置34的接收鏈引起的相位不穩(wěn)定將能夠通過對校準(zhǔn)相位差測量和有用相位差測量的適當(dāng)處理而得到補(bǔ)償。
[0083]因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以放寬所述接收鏈上的設(shè)計約束。特別地，這些接收鏈的相位穩(wěn)定可以小于現(xiàn)有技術(shù)解決方案的相位穩(wěn)定，因為可以借助于校準(zhǔn)信號的發(fā)射和處理來補(bǔ)償可能的相位不穩(wěn)定。
[0084]在特定實現(xiàn)中，在校準(zhǔn)相位差測量步驟506中，處理裝置34通過發(fā)射的校準(zhǔn)信號而使分別在第一接收天線32a和第二接收天線32b上接收的信號相關(guān)，并且計算校準(zhǔn)相位差作為通過相關(guān)而獲得的信號的相位之差。
[0085]在圖2所示的情況下，其中處理裝置34還執(zhí)行校準(zhǔn)信號的形成，所述發(fā)射的校準(zhǔn)信號是所述處理裝置直接已知的。當(dāng)校準(zhǔn)信號形成裝置不同于處理裝置34時，校準(zhǔn)信號例如針對估計系統(tǒng)30是預(yù)定義的，并且參考校準(zhǔn)信號被存儲在處理裝置34的電子存儲器中，所述參考校準(zhǔn)信號被用于與分別在接收基站的第一接收天線32a和第二接收天線32b上接收的信號相關(guān)。
[0086]“相關(guān)”應(yīng)當(dāng)理解為是指第一信號與第二信號的復(fù)數(shù)乘積，所述第二信號是先前共軛的，接著是在滑動窗口上對所述乘積取平均。應(yīng)當(dāng)指出，由實際發(fā)射的校準(zhǔn)信號接收的信號相關(guān)導(dǎo)致針對校準(zhǔn)相位差測量的信號噪聲/干擾比的改善。在實踐中，熱噪聲在滑動窗口期間(例如，校準(zhǔn)信號期間)被平均，以使得熱噪聲的功率減小。此外，對于不同于校準(zhǔn)信號的其他信號，例如由干擾發(fā)射器在所述校準(zhǔn)信號的頻帶中發(fā)射的信號或目標(biāo)信號，如果這些信號呈現(xiàn)出與發(fā)射的校準(zhǔn)信號的弱相關(guān)，則這些信號的功率也減小。
[0087]下文中將由于相關(guān)而導(dǎo)致的信號噪聲/干擾比的這種改善稱為“處理增益”。
[0088]應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)下文未詳述的其他示例，不排除執(zhí)行校準(zhǔn)相位差測量而非通過相關(guān)。特別地，當(dāng)校準(zhǔn)信號基本上是正弦信號(也稱為“連續(xù)波”或CW)時，處理裝置34能夠利用PLL (鎖相環(huán))、FFT (快速傅立葉變換)等測量分別在第一接收天線32a和第二接收天線32b上接收的信號的相位，并且計算所述適當(dāng)測量的相位之差。
[0089]不管所使用的相位差測量方法如何，假設(shè)相位差測量實現(xiàn)單獨測量的整合，則存在上文中參照相關(guān)描述的處理增益。
[0090]由于例如通過相關(guān)引入的處理增益，與發(fā)射的校準(zhǔn)信號相對應(yīng)的在相關(guān)之前接收的信號的信號噪聲/干擾比將能夠較低而不損害校準(zhǔn)相位差測量。例如，處理增益可以使得能夠補(bǔ)償?shù)吞炀€增益，例如這是因為在第一和第二接收天線32a、32b的次級輻射波瓣中接收校準(zhǔn)信號。因此，借助于處理增益，將放寬相對于接收基站的發(fā)射器的發(fā)射天線36上的定位約束。
[0091]應(yīng)當(dāng)指出，在與目標(biāo)信號的頻帶相同的頻帶中或與目標(biāo)信號的頻帶相鄰的頻帶中優(yōu)先發(fā)射校準(zhǔn)信號?！跋噜忣l帶”應(yīng)當(dāng)理解為是指所述頻帶分隔不多于10兆赫茲MHz。
[0092]實際上，可能由將第一和第二接收天線32a、32b關(guān)聯(lián)于處理裝置34的傳輸路徑引起的相位不穩(wěn)定可以取決于頻率。
[0093]通過在目標(biāo)信號的頻帶中或相鄰頻帶中發(fā)射校準(zhǔn)信號，所述校準(zhǔn)信號將大致受到與目標(biāo)信號相同的相位不穩(wěn)定，以使得校準(zhǔn)相位差測量的變化實際上代表影響目標(biāo)信號的相位不穩(wěn)定。
[0094]然而，在接近用于與衛(wèi)星20通信的頻帶的頻帶中的校準(zhǔn)信號的發(fā)射將產(chǎn)生干擾。這種干擾不僅在接收基站產(chǎn)生，也在利用相同頻帶與衛(wèi)星20或其他衛(wèi)星進(jìn)行通信且位于行程差估計系統(tǒng)30的發(fā)射器附近的任何地面終端和/或地面站上產(chǎn)生。
[0095]由于例如通過相關(guān)引入的處理增益，尤其在校準(zhǔn)信號與目標(biāo)信號同時發(fā)射時，由發(fā)射器發(fā)射的校準(zhǔn)信號的發(fā)射功率將能夠減小，這提供了減少干擾的優(yōu)點。特別地，校準(zhǔn)信號隨后能夠被連續(xù)發(fā)射，這使得能夠執(zhí)行對關(guān)聯(lián)于第一和第二接收鏈16a、16b的相位不穩(wěn)定的變化的連續(xù)校準(zhǔn)。
[0096]在估計系統(tǒng)30的優(yōu)選實施方式中，發(fā)射器的發(fā)射天線36也位于接收基站附近。這樣的布置使得能夠進(jìn)一步減小校準(zhǔn)信號的發(fā)射功率，并且因此進(jìn)一步減小其中可能產(chǎn)生干擾的發(fā)射天線36周圍區(qū)域的大小。例如，發(fā)射器的發(fā)射天線36與第一接收天線32a和第二接收天線32b中的至少一個之間的距離小于所述第一接收天線32a和所述第二接收天線32b之間的距離。
[0097]可以實現(xiàn)不同類型的校準(zhǔn)信號，這使得能夠測量校準(zhǔn)相位差，同時最小化對目標(biāo)信號引入的干擾，由此估計衛(wèi)星20分別與接收基站的第一接收天線32a和第二接收天線32b之間的路徑之間的行程差。
[0098]根據(jù)第一示例，校準(zhǔn)信號是CW信號。這樣的校準(zhǔn)信號具有易于產(chǎn)生的優(yōu)點。此夕卜，這樣的校準(zhǔn)信號易于使用，因為其占據(jù)減小的頻帶，該頻帶的中心頻率能夠被選擇為非常接近于所考慮的目標(biāo)信號的頻帶。
[0099]根據(jù)另一非限制性示例，校準(zhǔn)信號是具有擴(kuò)頻的信號，例如載波頻率，該載波頻率由預(yù)定義的擴(kuò)頻碼調(diào)制且具有良好的自相關(guān)特性，例如PN(偽隨機(jī)噪聲)、Gold等。由于擴(kuò)頻，可以使校準(zhǔn)信號的功率譜密度任意低，通過擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)所引入的處理增益由于頻譜擴(kuò)展碼長度增加而變得更大。
[0100]通過由頻譜擴(kuò)展碼接收的信號的相關(guān)，這樣的校準(zhǔn)信號還使得能夠也確定分別在接收基站的第一接收天線32a和第二接收天線32b上接收校準(zhǔn)信號的時刻差的變化，和/或在第一和第二接收天線32a、32b與處理裝置34之間的接收鏈上的傳播時間差的變化。
[0101]在優(yōu)選的實現(xiàn)中，所述校準(zhǔn)信號的頻帶寬度大于目標(biāo)信號的頻帶寬度。
[0102]這樣的布置還使得能夠使分別在第一接收天線32a和第二接收天線32b上接收的信號重新同步。這在所述接收的信號被例如在所述第一和第二接收天線32a、32b附近的異步模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)字化的情況下證明是尤其有利的。數(shù)字化之后獲得的數(shù)字信號隨后能夠經(jīng)由以太網(wǎng)或其他類型的通信網(wǎng)絡(luò)被傳輸至處理裝置34。通過與發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)，由處理裝置34使數(shù)字信號重新同步。
[0103]圖4示意性地示出了在由衛(wèi)星20發(fā)射的目標(biāo)信號上產(chǎn)生很少干擾的校準(zhǔn)信號的頻譜的示例。
[0104]應(yīng)當(dāng)指出，可以考慮幾種類型的目標(biāo)信號。根據(jù)第一示例，目標(biāo)信號是估計系統(tǒng)30先驗已知的預(yù)定義信號。在這種情況下，有用相位差測量步驟500例如包括:
[0105]-使分別在第一接收天線32a和第二接收天線32b上接收的信號與預(yù)先存儲在處理裝置34的電子存儲器中的參考目標(biāo)信號相關(guān)；或者
[0106]-如果目標(biāo)信號是由衛(wèi)星20發(fā)射的CW信號(例如，為促進(jìn)基本上在地球表面上的天線指向所述衛(wèi)星的方向而發(fā)射的CW信號，遙測信號的載波殘留等):借助于FFT、PLL等分析分別在第一接收天線32a和第二接收天線32b上接收的信號。
[0107]根據(jù)另一示例，目標(biāo)信號是非先驗已知的信號，例如有效載荷信號(也就是說，通常在頻移之后，且可能地在所述衛(wèi)星上接收的數(shù)據(jù)的重新生成之后，與由衛(wèi)星20從地面終端和/或地面站接收且被所述衛(wèi)星重新發(fā)射向地球的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的信號)。
[0108]圖4示意性地示出了由衛(wèi)星20發(fā)射的信號的幾個頻譜:
[0109]-遙測信號的頻譜Btm；
[0110]-比頻譜Btm更寬的三個頻譜B1、B2和B3,所述頻譜B1、B2和B3中的每個頻譜對應(yīng)于衛(wèi)星20的有效載荷信號。
[0111]由衛(wèi)星20發(fā)射的目標(biāo)信號的頻譜可以是頻譜B2、B3和Btm中的任一個。
[0112]圖4還示出了熱噪聲的頻譜,在所示的例子中，熱噪聲的功率譜密度對于所有頻率相同，都等于指定值Ntl。頻譜B2、B3和Btm都具有比Ntl更大的最大功率譜密度。
[0113]在圖4中，示出了可能用于校準(zhǔn)信號的頻譜的三個示例。
[0114]根據(jù)第一示例，校準(zhǔn)信號基本上是頻譜S1的正弦信號。頻譜S1具有比Ntl更大的最大功率譜密度，位于頻譜B1和B2之間，并且不與頻譜B2, B3和Btm中任一頻譜有任何重疊。
[0115]根據(jù)第二示例，校準(zhǔn)信號是具有頻譜S2的擴(kuò)展頻譜的信號。頻譜S2與頻譜Btm重疊，但是頻譜S2的最大功率譜密度小于凡。頻譜S2與頻譜B1、B2和B3沒有任何重疊。
[0116]根據(jù)第三示例，校準(zhǔn)信號是具有頻譜S3的擴(kuò)展頻譜的信號。頻譜S3的最大功率譜密度小于Ntl,并且與頻譜Bp B2、B3和Btm都沒有任何重疊。
[0117]在實踐中，為了提取包括在所述有效載荷信號中的先驗已知數(shù)據(jù)，有效載荷信號的接收需要使用高增益接收天線，并且因而需要使用指向試圖從其接收所述有效載荷信號的衛(wèi)星的高度定向的接收天線。實際上，GEO軌道中的衛(wèi)星位于離地球約36000千米距離處，以使得有必要具有所述衛(wèi)星方向中的高天線增益以允許提取包括在所述有效載荷信號中的數(shù)據(jù)。
[0118]應(yīng)當(dāng)指出，如果第一和第二接收天線32a、32b只用于根據(jù)由衛(wèi)星20發(fā)射的目標(biāo)信號估計行程差，則天線不一定必須被調(diào)整大小以允許提取包括在所述有效載荷信號中的數(shù)據(jù)。
[0119]實際上，如先前討論的，目標(biāo)信號可以是估計系統(tǒng)30已知的預(yù)定義信號，以使得處理增益將能夠被引入有用相位差測量中。
[0120]由于該處理增益，第一和第二接收天線32a、32b的天線增益可以減小，以使得能夠使用具有低方向性的接收天線來估計行程差。在GEO軌道中的衛(wèi)星的情況下，當(dāng)接收天線具有寬度等于或大于10°的主輻射波瓣時，接收天線可以被認(rèn)為不是十分方向性的。在估計系統(tǒng)30的優(yōu)選實施方式中，接收基站的第一接收天線32a和第二接收天線32b是每個都具有寬度等于或大于20°甚至等于或大于30°的主輻射波瓣的天線。
[0121]例如，第一和第二接收天線32a、32b是喇叭天線。根據(jù)另一示例，第一和第二接收天線是全向天線。
[0122]使用具有低方向性的第一和第二接收天線32a、32b，例如喇叭天線，使得能夠降低制造估計系統(tǒng)30的成本。
[0123]此外，由于天線不是十分方向性的，這樣的第一和第二接收天線可以被定向成使得GEO軌道中的幾個衛(wèi)星在天線的主輻射波瓣中?？梢栽诓槐馗淖兯龅谝缓偷诙邮仗炀€32a、32b的定向的情況下實現(xiàn)這樣的估計系統(tǒng)30，從而估計幾個衛(wèi)星的行程差。因此，這樣的估計系統(tǒng)30既不昂貴也能夠恢復(fù)幾個GEO衛(wèi)星的GEO軌道，而不必使第一和第二接收天線重新對準(zhǔn)且可能同時地重新對準(zhǔn)試圖恢復(fù)其GEO軌道的不同GEO衛(wèi)星。
[0124]圖5示出了用于估計由衛(wèi)星20發(fā)射的目標(biāo)信號的行程差的系統(tǒng)30的優(yōu)選實施方式。
[0125]在該示例中，估計系統(tǒng)30包括三個接收天線:第一接收天線32a、第二接收天線32b和第三接收天線32c。
[0126]第一、第二和第三接收天線32a、32b、32c是喇叭天線。
[0127]第一、第二和第三接收天線32a、32b、32c被布置在至少兩個接收基站中:
[0128]-由第一和第二接收天線32a、32b形成的第一接收基站；
[0129]-由第一和第三接收天線32a、32c形成的第二接收基站。
[0130]因此，可以估計由衛(wèi)星20發(fā)射的目標(biāo)信號相對于第一和第二接收基站中的每個基站的行程差。根據(jù)其他示例，不排除考慮由第二和第三接收天線32b、32c構(gòu)成的第三接收基站。
[0131]在圖5所示的示例中，估計系統(tǒng)30包括不同于接收天線32a、32b、32c的、用于發(fā)射校準(zhǔn)信號的發(fā)射天線36。根據(jù)圖中未示出的其他示例，不排除使用所述接收天線中的一個以用于發(fā)射所述校準(zhǔn)信號。例如，發(fā)射天線可選地是第三接收天線32c或第二接收天線32b。因此，當(dāng)估計相對于第一接收基站的第一和第二接收天線32a、32b的行程差時，第三接收天線32c被用于發(fā)射校準(zhǔn)信號。當(dāng)估計相對于第二接收基站的第一和第三接收天線32a、32c的行程差時，第二接收天線32b被用于發(fā)射校準(zhǔn)信號。
[0132]然而，應(yīng)當(dāng)指出，所考慮的頻率越高，將發(fā)射天線36定位在接收天線32a、32b、32c的前半平面就越重要。因此，如果信號噪聲/干擾比較高，則能夠考慮例如在VHF、UHF甚至L或S頻帶中使用接收天線32a、32b、32c中的一個以將校準(zhǔn)信號發(fā)射至其他兩個接收天線。對于C、X、Ku、Ka、Q、V等頻帶，優(yōu)先考慮不同于接收天線32a、32b、32c的、定位于所述接收天線的前半平面中的發(fā)射天線36。
[0133]圖6示出了圖5的估計系統(tǒng)30的變型實施方式。
[0134]在圖6中，估計系統(tǒng)30還包括基本上在地球表面上的稱為“定向天線” 38的附加接收天線，定向天線38在衛(wèi)星20的方向中具有比所述衛(wèi)星方向中的第一、第二和第三接收天線32a、32b、32c的天線增益更大的天線增益。定向天線38例如是拋物面天線。
[0135]圖6的估計系統(tǒng)30特別適于根據(jù)有效載荷信號類型的目標(biāo)信號估計行程差，即包括估計系統(tǒng)30非先驗已知的數(shù)據(jù)的信號。然而，可以實現(xiàn)圖6的估計系統(tǒng)30以根據(jù)任何類型的目標(biāo)信號估計行程差，包括估計系統(tǒng)30已知的預(yù)定義信號。
[0136]由于定向天線38的天線增益大于第一、第二和第三接收天線32a、32b、32c的天線增益，因此與由定向天線38接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號具有比第一、第二和第三接收天線32a、32b、32c更好的信號噪聲/干擾比。通常，與由定向天線38接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號的信號噪聲/干擾比是正的(用分貝表示)。
[0137]因此，與定向天線38上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號被有利地用作參考目標(biāo)信號。有用相位差測量步驟500優(yōu)選地包括使分別在第一、第二和第三接收天線32a、32b、32c上接收的信號與在定向天線38上接收的用作參考目標(biāo)信號的信號相關(guān)。
[0138]因此，盡管第一、第二和第三接收天線32a、32b、32c是喇叭天線，其具有通常認(rèn)為不足以接收衛(wèi)星通信的天線增益，然而這不損害行程差的估計，因為借助于與由定向天線38接收的信號的相關(guān)而引入了處理增益。
[0139]為了達(dá)到該目的，單個定向天線38是必須的，其小于需要至少兩個這種定向天線的現(xiàn)有技術(shù)估計系統(tǒng)。
[0140]此外，在估計系統(tǒng)30和任何其他接收系統(tǒng)之間可以共享定向天線38。例如，定向天線38是衛(wèi)星電信發(fā)射器的地理定位系統(tǒng)的地面站的天線，或者是遙測/遠(yuǎn)程控制和測距系統(tǒng)的天線。換句話說，估計系統(tǒng)30可以只包括具有低方向性的天線，例如喇叭天線，并且關(guān)聯(lián)于包括一個或更多個定向天線的任何其他接收系統(tǒng)，以使用由所述其他接收系統(tǒng)的所述定向天線接收的信號。因此，估計系統(tǒng)30受益于其他接收系統(tǒng)以允許估計喇叭天線型的接收天線不能充分看見的目標(biāo)信號的行程差。
[0141]有利地，其他接收系統(tǒng)也受益于該共享。在遙測/遠(yuǎn)程控制和測距系統(tǒng)的情況下，目的之一是精確地執(zhí)行針對一個或更多個衛(wèi)星的軌道恢復(fù)，對來自這些衛(wèi)星的目標(biāo)信號的行程差的估計使得能夠改進(jìn)所述衛(wèi)星的軌道恢復(fù)。在衛(wèi)星電信發(fā)射器的地理定位系統(tǒng)的情況下，對來自用于地理定位的衛(wèi)星的目標(biāo)信號的行程差的估計允許所述衛(wèi)星的軌道恢復(fù)，即對于所述衛(wèi)星電信發(fā)射器的地理定位所必需的所述衛(wèi)星的軌道恢復(fù)。
[0142]更一般地，本發(fā)明的范圍不限于上面以非限制性示例方式描述的實現(xiàn)和實施方式，而是擴(kuò)展至本領(lǐng)域技術(shù)人員范圍內(nèi)的所有修改。
[0143]例如，先前認(rèn)為發(fā)射天線36以及第一和第二接收天線32a、32b的相位中心相對于彼此是固定的。這樣的布置使得能夠認(rèn)為校準(zhǔn)相位差的變化主要是由于接收鏈的相位不穩(wěn)定，其中該接收鏈一方面將第一接收天線32a關(guān)聯(lián)于處理裝置34而另一方面將第二接收天線32b關(guān)聯(lián)于所述處理裝置。
[0144]當(dāng)發(fā)射天線36以及第一和第二接收天線32a、32b的相位中心相對于彼此不再固定時，所述相位中心的相對位置修改導(dǎo)致相位變化，該相位變化增加了接收鏈的相位不穩(wěn)定并且不同地影響有用相位差和校準(zhǔn)相位差。這可以尤其發(fā)生在以下情況中:第一和第二接收天線32a、32b被安裝成可移動的以跟隨地心軌道中的衛(wèi)星的移動運(yùn)動；所述第一和第二接收天線32a、32b上的風(fēng)對所述相位中心的相對位置造成微不足道的修改，等等。這樣的相位變化仍可以通過其他手段來補(bǔ)償。
[0145]根據(jù)非限制性示例，預(yù)先建立校準(zhǔn)表，該校準(zhǔn)表使校準(zhǔn)相位差與發(fā)射天線36以及第一和第二接收天線32a、32b的所述相位中心的相對位置的不同集合相關(guān)聯(lián)。然后，確定所述相位中心的相對位置的變化，并且校準(zhǔn)表使得能夠確定由所述相位中心的所述相對位置的變化引起的校準(zhǔn)相位差變化。由估計系統(tǒng)30的幾何變化引起的該校準(zhǔn)相位差變化隨后能夠在校準(zhǔn)相為差測量上得到補(bǔ)償。在該補(bǔ)償之后，校準(zhǔn)相位差測量的殘余變化可以被看成是主要由接收鏈的相位不穩(wěn)定引起的，其中該接收鏈一方面將第一接收天線32a關(guān)聯(lián)于處理裝置34而另一方面將第二接收天線32b關(guān)聯(lián)于所述處理裝置。
[0146]為了確定所述相位中心的相對位置的變化，發(fā)射天線36以及第一和第二接收天線32a、32b例如配備有本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的針對其相位中心的位置傳感器?？蛇x地,被看作是固定有或配備有這種位置傳感器的幾個發(fā)射天線36被用于通過三角測量來確定第一和第二接收天線32a、32b的相位中心的位置。
[0147]由估計系統(tǒng)30的幾何變化引起的有用相位差變化對于本發(fā)明而言不是特定的，并且可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何手段來補(bǔ)償。
[0148]更一般地，還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定數(shù)量的接收天線，而是擴(kuò)展至任何數(shù)量Nb (Nb彡2)的接收天線。
[0149]此外，僅涉及有用相位差測量的特征可以被認(rèn)為所與校準(zhǔn)無關(guān)的。這尤其是針對如下特征的情況:根據(jù)該特征，有用相位差測量包括使分別在第一接收天線32a和第二接收天線32b上接收的信號與參考目標(biāo)信號相關(guān)，或者借助于FFT、PLL分析所述信號。
[0150]此外，已經(jīng)通過考慮行程差的估計而描述了本發(fā)明，該行程差又能夠被進(jìn)一步用于估計目標(biāo)信號的到達(dá)方向。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明適用于對目標(biāo)信號相對于接收基站的到達(dá)方向的任何估計，這不包括行程差的估計，但仍使用有用相位差測量。根據(jù)非限制性示例，能夠借助于MUSIC型算法來估計目標(biāo)信號的到達(dá)方向(例如參見"Multiple EmitterLocat1n and Signal Parameter Estimat1n", R.0.Schmidt, IEEE Transact1ns onAntennas and Propagat1n,第34卷、第3期,1986年3月)，借助于校準(zhǔn)相位差測量來如上所述地測量和/或補(bǔ)償有用相位差。
[0151]上面的描述通過其不同特征和優(yōu)點明確地說明了本發(fā)明實現(xiàn)了設(shè)定的目的。
[0152]特別地，應(yīng)當(dāng)理解，估計系統(tǒng)30是簡單的且制造成本低廉的，這是因為借助于校準(zhǔn)信號的發(fā)射和處理而大大放寬了對接收鏈的約束。此外，由于系統(tǒng)30的接收天線可以針對行程差估計而被調(diào)整大小，因此接收天線不必是高度定向的并且能夠例如是方向性較低且比現(xiàn)有技術(shù)估計系統(tǒng)中使用的接收天線更小的喇叭天線。此外，根據(jù)本發(fā)明的估計系統(tǒng)30能夠有利地關(guān)聯(lián)于其他接收系統(tǒng)，例如衛(wèi)星電信發(fā)射器的地理定位系統(tǒng)或遙測/遠(yuǎn)程控制和測距系統(tǒng)，從而實現(xiàn)或促進(jìn)行程差的估計并且相應(yīng)地有助于被所述系統(tǒng)作為目標(biāo)的衛(wèi)星的軌道的知識。
【權(quán)利要求】
1.一種用于估計由航天器或飛行器(20)發(fā)射的信號即“目標(biāo)信號”所跟隨的、分別到達(dá)接收基站的第一接收天線(32a)和第二接收天線(32b)的兩個路徑之間的行程差的方法(50)，所述方法包括測量與分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的相位差即“有用相差”的步驟(500)以及根據(jù)所述有用相位差的測量來估計所述行程差的步驟(502)，其特征在于，測量有用相位差的步驟(500)包括使分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的信號與參考目標(biāo)信號相關(guān)，或者借助于FFT或PLL分析分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的所述信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法(50)，其特征在于，所述參考目標(biāo)信號是在接收天線即“定向天線”(38)上接收的信號，所述定向天線(38)在所述飛行器的方向中具有大于所述接收基站的所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)的天線增益的天線增益。
3.如權(quán)利要求1或2中的任一項所述的方法(50)，其特征在于，所述方法(50)還包括以下步驟: -借助于發(fā)射天線(36)，將信號即“校準(zhǔn)信號”發(fā)射(504)至所述接收基站； -測量(506)與分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的校準(zhǔn)信號相對應(yīng)的信號之間的相位差即“校準(zhǔn)相位差”； -根據(jù)所述有用相位差的測量而補(bǔ)償(508)所述校準(zhǔn)相位差的測量的變化。
4.如權(quán)利要求3所述的方法(50)，其特征在于，測量校準(zhǔn)相位差的步驟(506)包括使分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的信號與所發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)，或者借助于FFT或PLL分析分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的所述信號。
5.如權(quán)利要求3或4中的任一項所述的方法(50)，其特征在于，以至少部分重疊各自頻帶的方式發(fā)射所述校準(zhǔn)信號和所述目標(biāo)信號。
6.如權(quán)利要求3至5中的任一項所述的方法(50)，其特征在于，所述校準(zhǔn)信號是與所述目標(biāo)信號同時發(fā)射的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法(50)，其特征在于，連續(xù)發(fā)射所述校準(zhǔn)信號。
8.如權(quán)利要求3至7中的任一項所述的方法(50)，其特征在于，所述校準(zhǔn)信號基本上是正弦信號或具有由擴(kuò)頻碼擴(kuò)展的頻譜的信號。
9.如權(quán)利要求3至8中的任一項所述的方法(50)，其特征在于，分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的信號被異步模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)字化、經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)被傳輸至處理裝置(34)并且通過與所發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)而被所述處理裝置重新同步。
10.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，其包括一組程序代碼指令，當(dāng)處理器運(yùn)行所述程序代碼指令時，所述程序代碼指令實現(xiàn)如權(quán)利要求1至9之一所述的行程差估計方法(50)。
11.一種用于估計由航天器或飛行器(20)發(fā)射的信號即“目標(biāo)信號”所跟隨的、分別到達(dá)所述系統(tǒng)的接收基站的第一接收天線(32a)和第二接收天線(32b)的兩個路徑之間的行程差的系統(tǒng)(30)，所述系統(tǒng)還包括適于測量與分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號之間的相位差即“有用相位差”的裝置，以及適于根據(jù)所述有用相位差的測量來估計所述行程差的裝置，其特征在于，適于測量所述有用相位差的裝置被配置成執(zhí)行使分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的信號與參考目標(biāo)信號相關(guān)，或者借助于FFT或PLL分析分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的所述信號。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)(30)，其特征在于，其包括接收天線即“定向天線”(38)，該定向天線(38)在所述飛行器的方向中具有大于所述接收基站的所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)的天線增益的天線增益，并且所述參考目標(biāo)信號是與在所述定向天線(38)上接收的目標(biāo)信號相對應(yīng)的信號。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述定向天線是地理定位系統(tǒng)的天線或遙測/遠(yuǎn)程控制和測距系統(tǒng)的天線。
14.如權(quán)利要求11至13中的任一項所述的系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述接收基站的所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)是每個都具有寬度等于或大于20°的主輻射波瓣的天線。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述接收基站的所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)是喇叭天線。
16.如權(quán)利要求14或15中的任一項所述的系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述飛行器(20)是對地靜止軌道中的衛(wèi)星，所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)被定向成使得所述對地靜止軌道中的幾個衛(wèi)星在其主輻射波瓣中。
17.如權(quán)利要求11至16中的任一項所述的系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述系統(tǒng)(30)還包括: -適于借助于發(fā)射天線(36)將信號即“校準(zhǔn)信號”發(fā)射至所述接收基站的發(fā)射器； -適于測量與分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的校準(zhǔn)信號相對應(yīng)的信號之間的相位差即“校準(zhǔn)相位差”的裝置； -適于根據(jù)所述有用相位差測量而補(bǔ)償所述校準(zhǔn)相位差的測量的變化的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)(30)，其特征在于，適于測量所述校準(zhǔn)相位差的裝置被配置成執(zhí)行使分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的信號與所發(fā)射的校準(zhǔn)信號相關(guān)，或者借助于FFT或PLL分析分別在所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)上接收的所述信號。
19.如權(quán)利要求17或18中的任一項所述的系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述發(fā)射器的發(fā)射天線(36)與所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)中的至少一個之間的距離小于所述第一接收天線(32a)和所述第二接收天線(32b)之間的距離。
【文檔編號】H04B17/00GK104137447SQ201280069985
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】讓-馬克·艾姆, 拉斐爾萊·桑切斯, 弗雷德里克·武盧贊 申請人:阿斯特里姆有限公司