[发明专利]一种基于虚拟站的三程观测数据处理方法

说明书

技术领域

本发明专利属于航天测量与控制领域，涉及建立基于虚拟站的测量模型代替双站收发USB测量模型的数据处理方法。

背景技术

多年来我国的航天测控网普遍采用上下行统一S波段载波对航天器进行跟踪测量，其中上下行多采用同一个天线收发。近年来随着任务类型的多样化、国际合作和设备升级改造等带来的现实问题，导致部分任务中采用不同的USB上下行天线（称三程测距测速）。不同的天线存在站址坐标不同、设备状况、积分时间和测量精度不一致等问题，从而使得在定轨数据处理中不可能套用已有的测量模型和软件。例如，在某航天任务中，某站对某卫星的测量设备为USB，其发射天线和接收天线站址不同；测速的积分间隔为2秒，远大于一般USB采用的0.4秒。如果将该站测量模型等同于同一站址的双程USB测量模型，将导致测距最大有250米的误差；测速最大有1m/s的误差，最终给定轨带来较大的误差。

目前，国内在针对不同站址上下行USB测量数据处理方面的研究较少，需要针对实际问题建立一套测量模型，并且在工程中加以验证。

发明内容

本发明的目的是：为了解决某些情况下卫星测控时USB站发射天线和接收天线不在一起，导致的无法使用传统USB双程测距测速模型进行轨道确定的问题，给出了一套新颖的、效率较高的基于虚拟站的三程观测模型数据处理方法。

本发明的技术方案是：基于虚拟站的三程观测模型数据处理方法，包括如下步骤：

步骤一：参阅图1，设置虚拟站M，所述虚拟站M位于发射站S与接收站R的中点；发射站S到卫星V的距离为ρ_S，实际观测量为ρ_S′，卫星V到接收站R的距离为ρ_R，实际观测量为ρ_R′；发射站S到卫星V之间连线与卫星V到接收站R之间连线的夹角为θ；基于发射站S与接收站R的实际测距观测量为基于发射站S与接收站R的理论测距观测量为实际测速观测量为其中ρ_Ob和ρ_Oe分别为计算差分测速的开始时刻和结束时刻对应的实际测距观测量，T为计算差分测速的开始时刻到结束时刻的时间间隔；理论测速观测量为其中ρ_Cb和ρ_Ce分别为计算差分测速的开始时刻和结束时刻对应的理论测距观测量，T为计算差分测速的开始时刻到结束时刻的时间间隔；

步骤二：计算基于虚拟站的理论测距观测量其中，为虚拟站M发送信号时刻对应的位置矢量，为卫星V收到信号时刻对应的位置矢量；为虚拟站M收到信号时刻对应的位置矢量，为卫星V转发信号时刻对应的位置矢量；

步骤三：使用ρ_M代替基于发射站S与接收站R的理论测距观测量ρ_C；

根据几何关系可以得到ρM-ρC=12(ρS+ρR)2-4ρSρRsin2θ2-ρS+ρR2,]]>由于SR<<ρ_S,ρ_R，即sinθ≈θ，代入上式得该量为小量，所以ρ_M与ρ_C之间误差可以忽略；