[发明专利]基于双程转发测量体制和载波相位平滑伪码的编队小卫星星间测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电测量领域，具体涉及基于双程转发测量体制和载波相位平滑伪码的星间测距方法。

背景技术

无线电测量技术是一种有源探测技术，将其应用于编队卫星的相对状态测量中，主要有以下两种模式：第一种是利用微波测距和比相测角法分别测量卫星间的距离和方位。第二种则是通过在卫星上安装多个无线电收发设备，测量各测量设备之间的伪码距离和载波相位值，解算卫星的相对位置和相对姿态。由于无线电的波束宽、作用距离远，因此实时性强，可全天候工作，且在测量的同时具有信息通信功能，能够满足小型化、低功耗、多航天器相对测量的要求，实现全天空覆盖仅需少量的发射和接收天线，因此对于多星编队的应用，相比其他测量手段具有一定的优势。但是现有采用无线电测量技术的编队小卫星星间测距方法的星间测距同步误差较大，测距精度较低。

发明内容

本发明是为了解决现有的编队小卫星星间测距方法的星间测距同步误差较大，测距精度较低的问题，从而提供一种基于双程转发测量体制和载波相位平滑伪码的编队小卫星星间测距方法。

基于双程转发测量体制和载波相位平滑伪码的编队小卫星星间测距方法，它由以下步骤实现：

步骤一、主星向副星发射测距信号，副星接收所述测距信号并对所述测距信号进行捕获，将捕获后的结果加入到副星的数据序列中，形成伪随机测距序列；

步骤二、选取载波频率分别为1.5GHz和1.2GHz的两个载波信号，将步骤一中形成的伪随机测距序列分别采用移相键控方式调制到所述的两个载波信号上，并经信号合成器合成后发射至信道；

步骤三、主星接收所述步骤二发射的信号并进行下变频率处理，获得中频信号；

步骤四、将步骤三获得的中频信号进行伪码捕获，获得伪随机测距序列；将所述伪随机测距序列与本地伪码产生器产生的本地伪随机序列进行码同步，并进行载波跟踪和伪码跟踪，获得双频双程测距信号；

步骤五、对步骤四获得的双频双程测距信号进行整周模糊度解求，并计算该双频双程信号的伪码相位差，获得载波测距值和伪码测距值；

步骤六、将步骤五获得的载波测距值和伪码测距值同时送入星间测距信息校正器中进行校正，获得主星和副星的星间距离值。

步骤五中所述对双频双程测距信号进行整周模糊度解求，获得载波测距值是根据宽巷载波相位观测和窄巷载波相位观测理论进行的，所述宽巷载波相位观测的观测量为：

(ΔΦ_d+N_d)λ_d＝(ΔΦ₁-ΔΦ₂+N₁-N₂)λ_d＝ρ+cΔt

式中：λ为载波波长；Δφ为载波相位的观测值；N为整周模糊度；ρ为所测得的距离观测值；c为光速；Δt为时钟不同步误差；下标d表示宽巷；下标1、2表示双频载波；

窄巷载波相位观测的观测量为：

(ΔФ_a+N_a)λ_a＝(ΔΦ₁-ΔΦ₂+N₁-N₂)λ_a＝ρ+cΔt

式中：下标a表示窄巷；

则两个主星与副星之间的载波测距值为：

r₁＝(N₁+ΔΦ₁)×λ₁＝Δτ₁×c

r₂＝(N₂+ΔΦ₂)×λ₂＝Δτ₂×c

式中，Δτ为信号在空间传输经历的时间。

步骤六中所述将步骤五获得的载波测距值和伪码测距值同时送入星间测距信息校正器中进行校正的具体方法是：首先根据载波测距值和伪码测距值对整周模糊度进行验证，验证方法为：设载波测距值为r_c，3σ精度为p_o；伪码测距值为r_p，3σ精度为p₁，则：

r_c＝(r₁+r₂)/2；

r_p＝cτ；

其中c为光速，τ为伪码传输的延迟；