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题名基于星链下行信号的多普勒定位方法
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作者
李喆
林威洪
朱占宇
羊箭锋
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机构
苏州大学电子信息学院
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出处
《信号处理》
2025年第11期1788-1799,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(62471325)。
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文摘
低轨卫星互联网星座的快速发展为全球通信与定位服务提供了新的机遇。其中,SpaceX的星链星座凭借其庞大的卫星数量和全球覆盖能力,成为最具代表性的低轨卫星网络之一。除通信服务外,星链卫星的下行信号因其高稳定性、宽频带和全球可达性,被研究者视为潜在的机会信号(Signals of Opportunity, SoOP),可用于增强或补充传统卫星导航系统(如GPS、北斗)的定位能力。为有效提升星链卫星星座的机会定位精度,本文提出了一种基于星链下行数据帧信号的多普勒定位方法。该方法结合星链下行数据帧信号中的主同步符号与包含导频的用户数据符号,采用两步估计算法对信号进行多普勒频移测量,并将测量值输入扩展卡尔曼滤波器以完成接收机位置解算。基于星链真实轨道参数的仿真结果显示,该多普勒频移估计算法在抗噪声能力与精度方面均优于锁相环算法、最大似然算法和分段差分互相关算法,在0 dB信噪比下的估计均方根误差为3.7 Hz,在卫星过境期间的均方根误差为2.1 Hz。在此基础上,采用五颗卫星进行定位,仿真结果显示三维定位误差为13.5 m,水平误差为6.1 m,较现有采用六颗卫星并基于信标信号的定位方法分别提升了9.4 m和0.4 m。以上仿真结果表明,所提的基于数据帧信号的定位算法在抗噪声性能和定位精度上均优于传统方法,进一步提高星链卫星的机会定位性能。
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关键词
星链卫星
机会定位
下行数据帧
多普勒频移
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Keywords
Starlink satellite
opportunistic positioning
downlink data frame
Doppler shift
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分类号
P228
[天文地球]
TN961
[天文地球—大地测量学与测量工程]
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