黄富彪，何兵哲，秦玉峰

（中国空间技术研究院 西安分院，陕西 西安 710100）

航天测控领域中，基于无线电波的多普勒效应实现航天器的定轨和地面信标的定位已是一种常用手段。为了满足高精度定轨定位的要求，多普勒频率测量终端的精度应达到相当高的精度。以法国的DORIS系统为例，其定轨精度已经能达到厘米量级，相应的多普勒频率测量精度高于毫赫兹量级[1-2]。然而，无论测量终端怎样精确，总会受到天电和内部热噪声的干扰，使测量信号夹杂着随机噪声。因此，有必要对观测数据进行精加工，经过数据处理，滤除随机噪声，以便提高数据精度，满足高精度定轨定位的需要。

1 多普勒数据模型特性

数据处理方法与其模型特性和附加的噪声等紧密相关，本文以DORIS系统为例分析中低轨卫星的多普勒数据模型。

DORIS的应用主要是高度为750～1 500 km的近地圆轨道，考虑某卫星轨道参数为：轨道高度971 km，周期104.46 min，每天运行13+11/14圈。根据开普勒定律，可以推导出卫星多普勒频率变化规律如图1所示，其中夹角为卫星仰角。分析表明，卫星多普勒频率及其一阶、二阶导数上均存在变化，而三阶导数已相当小。即可以将卫星多普勒频率变化规律视为一个抛物线函数。

图1 多普勒频率变化

2 频率测量的噪声特性

为了获得信号的多普勒频率，应首先测量出接收到的信号频率，再扣除信标发射的标称频率，得到的就是多普勒频率测量值。得益于数字处理技术的飞速发展，目前采用数字鉴相测频法来测量信号频率[3]。……