[发明专利]飞行器测控系统基带零值自动监测方法

说明书

本发明公开的一种飞行器测控系统基带零值自动监测方法，旨在提供一种监测精度高，操作简便，监测可靠的基带零值自动监测方法。本发明通过下述技术方案实现：在FPGA的调制输出端顺次连接数模转换器DA、放大器、滤波器和1切3开关组成连接2选1开关的射频自校准通道；通过2选1开关沿顺时针方向顺次串联连接FPGA接收处理接口的滤波器和模数转换器AD组成接收通道；FPGA将1pps信号与基带输出信号送入到高精度时差测量芯片，对通道1和通道3进行时差测量；将本次基带接收零值与事先标定好的标准基带接收零值进行比较，得到本次测控应答机开机基带接收零值的变化量，根据该变化量对飞行器测控系统接收零值进行校正。

技术领域

本发明涉及一种飞行器测控系统中自动监测基带收发零值变化的方法。这里所指的“飞行器测控系统”包括卫星测控系统、无人飞行器测控系统、航空/航天飞行器测控系统以及星间测控系统等。

背景技术

飞行器测控系统包括了外测、遥测、通信、安全等子系统，是飞行器和地面联络的唯一通道，也是地面了解和控制飞行器位置、速度、姿态和运行工作状态的唯一渠道和手段，是关系到飞行器试验成功和安全关键的系统之一。飞行器测控系统组成主要包含正常发射通道、零值标校通道及正常接收通道。以一收一发为例，正常发射通道由射频发射通道（包括DA1、滤波器、变频器）、耦合器和发射天线构成；正常接收通道由接收天线、合路器、射频接收通道和AD2构成。

目前发射场使用的测量设备主要是光学测量系统和无线电测量系统。光学测量系统是通过可见光、红外光和激光设备工作的测量系统，对飞行器飞行试验中的现象和数据进行测量。其优点是结构简单而测量精度高，并能详细记录事件发生的全过程；其缺点是作用距离近，受气候条件影响大，难以实时给出数据，而且数据处理困难。无线电测量系统是通过电磁波在空间传播的特性对航天飞行器的位置、速度、加速度等进行测量。主要有脉冲测量系统和连续波测量系统。无线电测量设备的优点在于作用距离远，不受气候影响，能实时给出测量数据，测量精度高；其缺点是设备复杂，而且无法仔细观察飞行器的姿态变化情况。

在飞行器测控系统中，距离值是一个非常重要的测量元素。收发设备各自的零值校准精度更是时间同步精度的关键，它影响着钟差的测量精度甚至1pps信号输出的准确性。测距过程中产生的误差主要是测距系统误差和测距随机误差。收发通道时延测量的随机噪声主要包括时差测量误差、包络检波延时抖动误差、功分器延时抖动误差、定向耦合器延时抖动误差。系统误差包含大气传输误差、设备零值误差等。设备模拟器件的时延随温度发生变化，需要精确标定。此外，数字电路时延部分随设备开关机发生变化，在测量精度要求高的系统中需要进行标定。目标的距离测量通常是通过双向时延测量来完成的。双向时延测量目标距离是指通过测量无线电信号或光信号发送至飞行器目标再返回接收的双向传输时间，联合无线信号在空间中传播的速度进行计算可以得到目标的距离值。飞行器测控领域现有的双向时延测距方式主要由侧音测距、扩频相干测距、扩频非相干测距以及数传信号测量等方式。无论哪一种测量方式，测控系统得到的距离值都包含真实的空间距离值、两端测量设备的距离零值以及大气引起的误差项等。要得到真实的空间距离值，必须要测量出两端测量设备的距离零值并进行扣除。而距离零值标定的精确度直接影响了目标距离测量值的精度。

测控系统采用的校零方法是天、地分别校零法。对于地面系统的零值校准，通常采用对标校塔校零变频器校零法和双偏馈小频偏直接距离校零法两种方法。距离零值的测量实质是对系统的信号传输与处理延时的测量。信号时延的测量一般是发端发送一周期性伪随机序列经被测试系统后，由接收端对伪随机序列进行同步给出同步指示，比较接收端本地伪随机序列与发端伪随机序列的时延差即为信号传输时延。