[发明专利]一种基于扩频体制的高精度测距方法

权利要求书

1.一种基于扩频体制的高精度测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，地面站发送上行测量信号，经卫星相干转发形成下行测量信号，卫星在相干转发过程中完成上行测量信号的载波伪码的捕获跟踪；

步骤2，地面站接收下行测量信号，进行下行测量信号的载波伪码捕获跟踪；

步骤3，地面站对载波伪码稳定跟踪后，分别获得上行测量信号和下行测量信号在同一时刻的伪码相位，两者做差得到星地距离值，同时利用由载波多普勒频率值转换得到的速度值对距离值进行平滑处理，降低测距随机误差，得到高精度测距结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于扩频体制的高精度测距方法，其特征在于，步骤2的具体方式为：

步骤201，采用并行捕获方式捕获载波伪码，在多普勒捕获范围内对载波进行N段FFT分析，并将伪码在1023个码片内分为M段，从而同时在载波多普勒频率和伪码码片相位两个维度上进行信号能量最大值搜索，即，在M×N个点上搜索最大值，完成载波多普勒频率和伪码码片相位的初始捕获；N≥1，M＝1～9；

步骤202，采用抑制载波锁相环进行载波相位跟踪，使用跟踪得到的多普勒频率辅助伪码跟踪环路进行伪码相位的跟踪；伪码相位跟踪采用超前滞后环路，通过窄相关运算实现伪码相位的稳定跟踪。

3.根据权利要求2所述的一种基于扩频体制的高精度测距方法，其特征在于，步骤202的具体方式为：

本地载波数字控制振荡器产生I\Q两路载波，分别与下行测量信号相乘完成下变频，产生I\Q两路零中频信号；

本地伪码产生器产生3路伪码，分别为超前支路、滞后支路和对准支路；其中，超前支路比对准支路的伪码相位提前1/L₀个码片，滞后支路比对准支路的伪码相位延迟1/L₀个码片；

3路超前、滞后和对准支路伪码分别与载波I\Q零中频信号相乘以完成解扩，输出超前、滞后和对准支路解扩信号；

对准支路解扩信号进入载波环路滤波和鉴相过程，完成载波锁相环的稳定相位跟踪；在载波环路滤波过程中，环路带宽B_L采用逐步缩小的策略，第n步的环路带宽B_Ln是前一步环路带宽B_L(n-1)的一半：

载波锁相环稳定跟踪后，本地载波数字控制振荡器产生的多普勒频率fd_RF按照下行测量信号的射频频率f_RF与伪码速率f_code之间的比例关系转换为伪码多普勒频率fd_code，将fd_code置于本地伪码产生器，辅助伪码完成相位跟踪；转换关系如下式：

超前、滞后支路解扩信号进入伪码环路滤波和鉴相过程，完成伪码环的稳定相位跟踪；

通过锁定判决模块对伪码延迟锁定环路的锁定状态进行判决，当判定稳定锁定时，将超前支路、滞后支路与对准支路之间的相位差值调整为1/L_n个码片，L_n值按照如下比例关系逐步缩小：

L_n＝L_n-1×2，L₀＝2，n＝1,2,3。

4.根据权利要求3所述的一种基于扩频体制的高精度测距方法，其特征在于，步骤3的具体方式为：

步骤301，在第n个0.5s进行距离解算，获得1个距离值R_n，在第n个0.5s中的第m个0.05s获得1个速度值V_n,m；将第n个0.5s内的10个速度值做差分，得到加速度值a_n：

步骤302，计算第n个0.5s中的中间速度为：

步骤303，计算第n个0.5s中的中间距离为：

步骤304，计算第n个0.5s经速度平滑辅助后的距离为：