[发明专利]一种用于测控系统的高精度距离标校方法

权利要求书

1.一种用于测控系统的高精度距离标校方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)测控任务准备阶段，进行测控站设备零值标校；

(2)测控任务执行阶段，进行星地高精度距离测量。

2.根据权利要求1所述的一种用于测控系统的高精度距离标校方法，其特征在于，步骤(1)具体包括以下步骤：

(101)无人机搭载标校设备，悬停在符合远场标校要求的位置；

(102)在无人机周边架设全站仪，建立控制网坐标系；

(103)通过全站仪激光测量完成对无人机标校天线相心位置的标定；

(104)地面测控站与无人机建立无线射频闭环，完成距离测量和设备零值标校，分离测控站设备零值R_系统。

3.根据权利要求1所述的一种用于测控系统的高精度距离标校方法，其特征在于，步骤(2)具体包括以下步骤：

(201)建立无线偏馈校零环路和任务环路，两环路同时工作；其中，任务环路实时测量星地距离R_星地；无线偏馈校零环路实时完成偏馈环路距离零值的标校；

(202)利用偏馈环路距离零值随时间的变化量ΔR，对测控站设备零值R_系统进行实时修正，进而实现对星地距离R_星地的高精度测距。

4.根据权利要求2所述的一种用于测控系统的高精度距离标校方法，其特征在于，所述标校设备包括无人机云台、标校天线、变频器和靶标；其中，无人机云台采用三轴设计，三轴控制精度高达0.01°；标校天线、靶标垂直安装于无人机云台，与无人机旋转中线严格平行，消除无人机位姿不同对天线相心标定的影响。

5.根据权利要求4所述的一种用于测控系统的高精度距离标校方法，其特征在于，步骤(102)的具体方式为：在距离无人机悬停位置小于1km的地面布设2个基准墩，分别为1号墩和2号墩；全站仪架设于1号墩，靶标架设于2号墩，完成定向后形成控制网坐标系。

6.根据权利要求5所述的一种用于测控系统的高精度距离标校方法，其特征在于，步骤(103)的具体方式为：

全站仪发射激光测量信号，照射无人机搭载的靶标，完成多次距离测量，取平均值得到靶标坐标；

根据无人机结构模型，通过靶标坐标推算出无人机标校天线相心位置在控制网坐标系中的坐标；

通过控制网坐标系到测控站坐标系、测控站坐标系到大地空间直角坐标系的转换，得到无人机标校天线相心位置在大地空间直角坐标系中的坐标；

将无人机标校天线相心位置在大地空间直角坐标系中的坐标与测控站主收天线相心位置坐标联合解算，得到无人机标校天线与测控站主收天线相心之间的距离R₁。

7.根据权利要求6所述的一种用于测控系统的高精度距离标校方法，其特征在于，步骤(104)的具体方式为：地面测控站与无人机建立无线射频闭环，完成距离测量，得到距离值为R₂；

标定无人机变频器距离零值为R₃；

完成零值分离，得到测控站设备零值R_系统＝R₂-R₃-R₁。

8.根据权利要求3所述的一种用于测控系统的高精度距离标校方法，其特征在于，步骤(201)具体包括以下步骤：

将偏馈天线安装于测控站天线主反射面底部，用于避免副反射面处的多径干扰效应，保证其稳定的时延特性；

使用具备双通道接收功能的测距终端，一路用于接收卫星下行测量信号，完成星地距离测量；另一路用于接收无线偏馈环路中的标校信号，用于无线偏馈校零；

测距终端发送上行中频测量信号，经上行信道变频至射频，通过主天线发射出去；由卫星接收后转发下行测量信号，通过主天线接收，经下行信道变频至中频；测距终端接收下行中频测量信号，完成距离测量，得到星地距离测量值为R₄；分离测控站设备零值，得到星地真实距离R_星地＝R₄-R_系统；

偏馈天线收到主天线发出的上行射频测量信号，送至校零变频器，下变频为下行射频标校信号，由偏馈天线发出；下行射频标校信号通过主天线接收，经下行信道变频至中频；测距终端接收下行中频标校信号，完成距离测量，得到偏馈环路距离零值R_偏馈；

步骤(202)的具体方式为：

伴随测距任务的持续，偏馈校零环路实时测量R_偏馈，利用R_偏馈值的变化量ΔR对R_系统进行实时修正，消除随时间、温度、不同天线指向带来的系统零值的变化；

利用实时修正的R_系统，实现对星地真实距离R_星地的高精度测量。