一种星载电离层幅度闪烁监测装置

摘要

本发明涉及一种星载电离层幅度闪烁监测装置，该装置采用一种在低轨卫星上搭载双频GPS卫星导航接收机，利用GPS接收机进行卫星精密定轨和电离层闪烁监测，将GPS卫星导航接收机接收的导航信号进行数据处理，得到电离层幅度闪烁检测参数，获取电离层分布情况，提高电离层闪烁与骚动检测水平，该装置可以充分利用GPS卫星导航信号具有全球覆盖能力和连续不间断性特点，提高大气电离层监测数据处理的能力，该装置还可以利用低轨卫星飞行速度快的优点，达到完成全球电离层探测时间短的目的，提高了大气电离层幅度闪烁监测实时性和全球覆盖范围。

主权项

一种星载电离层幅度闪烁监测装置，其特征在于：包括导航定位信道、电离层监测信道、导航定位数据处理器、电离层监测数据处理器和高稳晶体振荡器，其中：导航定位信道：从定位接收天线接收GPS射频信号，并依次对信号进行低噪声放大、下变频处理、中频放大和模/数转换，并将数字信号输出给导航定位数据处理器；同时接收导航定位数据处理器输出的AGC控制信号，并进行AGC信号滤波，滤波后的信号对导航定位信道中的中频放大增益进行控制；此外接收高稳晶体振荡器提供的标准时钟信号，产生用于下变频处理的本地载波信号；导航定位数据处理器：接收导航定位信道输出的数字信号进行伪码载波跟踪处理，得到伪距、伪距率原始观测量，同时得到AGC控制的功率监测信号，利用所述原始观测量进行导航定位解算，并将解算结果进行存储，将所述功率监测信号输出给导航定位信道；电离层监测信道：从电离层监测接收天线接收GPS射频信号，并依次对信号进行低噪声放大、下变频处理、中频放大和模/数转换，并将数字信号输出给电离层监测数据处理器；同时接收电离层监测数据处理器输出的AGC控制信号，对电离层监测信道中的中频放大增益进行控制；此外接收高稳晶体振荡器提供的标准时钟信号，产生用于下变频处理的本地载波信号；高稳晶体振荡器：产生标准时钟信号，分别输出给导航定位信道、电离层监测信道、导航定位数据处理器和电离层监测数据处理器中的第二伪码载波跟踪环；电离层监测数据处理器：包括数字下变频器、相关计算器、宽窄项计算器、减法器、低通滤波器、闪烁指数计算器、闪烁判决器、AGC设定器、第二伪码载波跟踪环与第二数据存储器，其中：数字下变频器：接收电离层监测信道输出的数字信号进行数字下变频，得$WBP=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(I_{Ci}^2+Q_{Ci}^2);$$NBP=\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{I}_{Ci}^2\right)+\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{Q}_{Ci}^2\right);$其中n为正整数；减法器：接收宽窄项计算器输出的窄带项功率NBP和宽带项功率WBP，利用窄带项功率NBP减去宽带项功率WBP，得到幅度闪烁检测用数据SI＝NBP‑WBP，并输出给低通滤波器；低通滤波器：接收减法器输出的幅度闪烁检测用数据SI，进行低通滤波处理，滤除数据SI中的高频噪声，得到纯净的监测数据，并输出到闪烁指数计算器；闪烁指数计算器：接收低通滤波器输出的监测数据，进行电离层的振幅闪烁指数计算，得到电离层的振幅闪烁指数S₄，并输出给闪烁判决器；$S_4=\sqrt{\frac{<{\mathrm{SI}}^2>-<SI{>}^2}{<SI{>}^2}};$其中：“<·>”表示对数据取平均；闪烁判决器：接收闪烁指数计算器输出的电离层的振幅闪烁指数S₄，同时接收导航定位数据处理器输出的导航定位解算结果，判断电离层烁点位置与闪烁强度，并将判断结果数据输出给第二数据存储器；第二数据存储器：接收闪烁判决器输出的判断结果数据输出给外部星上数pb pnum="2" />传系统；第二伪码载波跟踪环：接收相关运算器输出的两路原始信号I_C，Q_C，同时接收高稳晶体振荡器输出的标准时钟信号，进行伪码、载波闭环跟踪，并输出本地伪码载波给相关计算器；AGC设定器：接收相关运算器输出的两路原始信号I_C，Q_C，计算信号功率，得到AGC控制信号，并输出给电离层监测信道。