14703

بررسي روش‌هاي موقعيت‌يابي براساس سيگنال‌هاي استارلينك

1403

دكتر سيد عليرضا نظام‌الحسيني

سيستم‌هاي GNSS سنتي براي موقعيت‌يابي (PNT)، مانند GPS و Galileo، از مدارهاي متوسط زمين (MEO) استفاده مي‌كنند. اخيراً امكان استفاده از مدارهاي كم‌ارتفاع زمين (LEO) براي PNT مورد بررسي قرار گرفته است كه مزاياي متعددي نسبت به MEO سنتي ارائه مي‌دهد، مانند قدرت بالاتر و باند وسيع‌تر. در ميان سيگنال‌هاي فرصت (SoOPs)، اين پروژه سمينار به بررسي قابليت استفاده از سيگنال‌هاي استارلينك، كه عمدتاً براي پوشش اينترنت جهاني طراحي شده‌اند، براي اهداف موقعيت‌يابي مي‌پردازد. ساختار سيگنال استارلينك به‌طور عمومي در دسترس نيست، اما ادبيات موجود نشان مي‌دهد كه 9 قله طيفي هم‌فاصله در يك باند تقريباً 1 مگاهرتز در طيف سيگنال هر ماهواره وجود دارد كه در فركانس 11.325 گيگاهرتز متمركز است. روش پيشنهادي در اين سمينار شامل به‌دست آوردن و رديابي اين قله‌ها بر روي سيگنالي است كه با فركانس پايين‌تري از باند پهناي تخميني براي كل كانال استارلينك به اندازه 240 مگاهرتز نمونه‌برداري شده است تا پيچيدگي گيرنده كاهش يابد. در مرحله اكتساب، پس از استخراج مؤلفه‌هاي IQ از سيگنال، طول بهينه پنجره به‌دست‌آوري به‌عنوان تعادل بين نويز و عملكرد محاسباتي تبديل فوريه سريع (FFT) انتخاب مي‌شود. آستانه تشخيص قله بر اساس توزيع گاوسي نويز و احتمال خطاي كاذب از پيش تعريف‌شده انتخاب مي‌شود. اين امر امكان انتخاب قله‌هاي بالاي سطح نويز در هر مورد به‌دست‌آوري را فراهم مي‌كند و شناسايي ماهواره‌هاي بالقوه را تسهيل مي‌كند. سپس، مشابه گيرنده‌هاي GNSS استاندارد، يك حلقه رديابي (يك PLL مرتبه سوم كه توسط يك FLL مرتبه دوم پشتيباني مي‌شود) پياده‌سازي مي‌شود تا تغيير فركانس داپلر قله‌ها را در طول كل پنجره ضبط‌شده تخمين بزند. با اين حال، بر خلاف سيگنال‌هاي استاندارد GNSS، استارلينك از كد PRN براي شناسايي ماهواره‌هاي فردي استفاده نمي‌كند. براي حل ابهام در شناسايي ماهواره، روشي پيشنهاد شده است كه تغييرات فركانس داپلر تخمين‌زده‌شده از رديابي قله‌ها را با تغييرات فركانس داپلر پيش‌بيني‌شده توسط يك ابزار پيش‌بيني قابليت ديد مقايسه مي‌كند، كه امكان ارتباط هر قله شناسايي‌شده با يك ماهواره خاص استارلينك را فراهم مي‌كند. اين ابزار از داده‌هاي مجموعه‌هاي دوخطي (TLEs) و يك مدل اختلال ساده‌شده (SGP4) براي پيش‌بيني مدارهاي ماهواره استفاده مي‌كند. اين روش بر روي سيگنالي كه با استفاده از يك پيكربندي پايه با يك مبدل Ku-band Low Noise Block (LNB) ضبط شده است، اعمال مي‌شود و داده‌هاي به‌دست‌آمده شامل نمونه‌هاي خام فاز هم‌زمان و فاز متعامد (IQ) با باند 4,096 مگاهرتز در اطراف 11,325 گيگاهرتز است. نتايج نشان مي‌دهد كه اين روش امكان به‌دست آوردن چندين ماهواره در سيگنال ضبط‌شده و رديابي قله‌هاي مربوطه براي اهداف موقعيت‌يابي را فراهم مي‌كند.

5/27/2025 12:00:00 AM

86693

1404/03/07

Investigation of positioning methods using starlink signals

موقعيت‌يابي، ناوبري و زمان‌سنجي (PNT)، ماهواره‌هاي مدار كم‌ارتفاع (LEO)، صورت‌فلكي استارلينك، سيگنال‌هاي فرصت (SoOPs)، رديابي قله‌هاي طيفي، اثر داپلر، حلقه قفل فاز (PLL)، حلقه فركانس فاز (FLL)، مدل مداري SGP4

Positioning, Navigation, and Timing (PNT), Low Earth Orbit (LEO) satellites, Starlink constellation, Signals of Opportunity (SoOPs), spectral peak tracking, Doppler effect, Phase-Locked Loop (PLL), Frequency-Locked Loop (FLL), SGP4 orbital model