[发明专利]自动剔除动态距离零值的测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测控领域飞行器通过双向时延测量目标距离的方法。这里的“飞行器”包括卫星、航天器、航空器、临近空间飞行器。

背景技术

在飞行器测控系统中，距离是一个十分重要的测量元素。目前测距所采用的体制常为侧音测距、伪码测距、侧音加伪码混合测距等几种。侧音或伪码测距系统的基本愿理是比相测距,通过测定从目标返回的收侧音(收码)相对于发侧音(发码)的相位移/延时来测定测量站至目标的径向距离。侧音测距系统采用多侧音测距信号。最高侧音用于保证测距精度,最低侧音用于保证无模糊探测距离。在最高侧音与最低侧音间设置若干个匹配侧音用于解决相位测量中的模糊度问题。由于侧音测距系统是一个相位测量系统，测距机的输出量是由目标返回的收侧音相对于发侧音的相位移，再由相位测量值转换为测量站至目标的径向距离测量值。测距机输出的距离值(相移值)R_t,由三部分组成：①地面系统自身的距离(相移)值R_g；②飞行器器载应答机自身的距离(相移)值R_s；③所需测量的从测量站到目标的径向距离(相移)R中，即地面天线旋转心(测量坐标系原点)至飞行器器载应答机天线相位中心之间的距离(相移)。为了获得测量站至目标的真实距离R,必须从测距机的输出数据R_t中将地面系统及应答机自身的距离值(R_g+R_s)扣除。从测距机输出的距离数据中扣除已知的空间距离及测试所用的电缆、波导、天线的电长度，即可获得地面系统自身的距离零值。目标距离测量就是要精确测定延迟时间t_R。目标距离测量的主要缺点是：难于同时测量多个目标。如欲测量多个目标，必须采用大量滤波器和频率计数器等，使装置复杂，从而限制其应用范围。随着测量技术的不断发展，研究多个目标之间自的测量方程，通过通讯链路进行信息交换，消除其高精度的相对距离自主测量十分重要。双向测量已成为高精度相对距离测量研究的焦点。通过双向测量可以获得两目标间的真实距离和钟差。测距精度取决于其对时延的测量精度，信号能量越高、噪声能量越低，距离测量的精度也就越好。由于传播途径所遇环境的复杂性，距离时延误差因传播信号的路径的不同而差异较大。航天测控通信系统采用扩频体制，其核心是将伪码测距，伪码扩频，码分多址，时分多路等数字通信技术引入到测控系统中，实现对卫星的遥测、遥控，测距、测速、跟踪、测角、数传等功能，完成测控任务，同时靠码分多址实现多目标测控通信。在距离零值误差构成及数据校正连续波跟踪测量系统中，由于设备中存在惯性元件和尺寸延时。信号通过设备将产生固定时延，这个固定时延叫做设备时延（也称为距离零值），它由地面站时延和应答机时延组成。设备时延值引入的误差直接影响系统测距精度，在系统测距误差中占有较大比重。如何精确测量出地面观测站与弹载应答机时延，一直是研究连续波跟踪测量系统的一个重要课题。在测距系统中，由应答机引入的误差主要包含应答机本身的零值偏移误差和测量引入的零值测量误差，以及由于环境状态变化引起的零值变化误差。按传统方法，应答机零值偏移误差和零值测量误差将直接引入到系统精度之中，但均可以通过改善应答机性能和测量精度来降低这两种因素引入的误差量，而对于外部环境引入的测量误差却不能实时地消除，是一种较为被动的测量手段，在系统精度的提高上始终存在很大程度的局限性。可以设想。若在测量和系统使用的过程中，引入相应的智能体校正技术，就可以打破局限，把外部状态变化造成的测距误差基本消除，系统引入的仅仅是得到控制的应答机距离零值偏移误差和测量误差。从统计数据来分析，在应答机稳定可靠的前提下，应答机动态距离零值数据主要与接收信号电平、多普勒频移、舱内温度、加电时间等因素相关，在具有一定程度的自动化测量漫各支持下，这些数据可以通过距离零值动态测量技术获得，从而建立相应的数据库框架，对每台需使用的应答机建立相应的数据档案。为了达到更高的系统精度要求，目前国际上已有较新的数据协调技术的应用。过失误差出现的机率虽很小，但它的存在会严重影响智能校正系统的运行，直接影响对飞行器的测量精度。因此，及时发现、剔除和修正这类数据是误差处理的首要任务，常用方法有统计假设检验法（如残差分析法、校正量分析法等）、广义似然比法和贝叶斯法等，这些方法在理论和应用之间还存在一定的差距。