[发明专利]一种用于测控系统的高精度距离标校方法

说明书

本发明公开了一种用于测控系统的高精度距离标校方法，涉及航天测控技术领域。本发明首先采用基于无人机与激光测量联合方式，利用全站仪完成对无人机标校天线相心的高精度坐标标定，由无人机与测控站通过无线闭环方式联合完成测控站距离校零工作。然后，通过偏馈天线无线闭环与任务环路同时工作的方式，实现测控站距离零值变化量的实时修正，最终完成系统高精度距离测量的功能。该方法可有效消除链路设备随时间产生的时延变化，实现系统距离零值厘米级高精度标校效果。

技术领域

本发明涉及航天测控领域，特别是指一种用于测控系统的高精度距离标校方法。

背景技术

在航天测控领域，为进一步提高卫星测定轨精度，需对测控系统的设备距离零值进行高精度标定。目前，传统测控系统的距离零值标校精度仅在米量级，无法满足厘米级高精度测距要求。同时，目前的测控站建设，通常不具备标校塔建设条件，无法实现远场标校，采用近场标校手段时，无法避免多径效应带来的距离标校误差。

发明内容

为了解决现有测控系统设备距离零值系统误差大的问题，本发明提供了一种用于测控系统的高精度距离标校方法。该方法可有效消除链路设备随时间产生的时延变化，实现系统距离零值厘米级高精度标校效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于测控系统的高精度距离标校方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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；