導(dǎo)航星座星間精密測(cè)距關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航的基礎(chǔ)是導(dǎo)航衛(wèi)星星座，并具備時(shí)空統(tǒng)一的計(jì)量屬性。在導(dǎo)航衛(wèi)星之間建立測(cè)距和數(shù)傳鏈路，可使星座具備自主定軌能力、或增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)性能。為了建設(shè)高性能的星間鏈路，導(dǎo)航衛(wèi)星間精密測(cè)距成為迫切需要解決的問題。目前導(dǎo)航星座星間鏈路多采用時(shí)分體制，每個(gè)衛(wèi)星對(duì)分配一個(gè)短至秒級(jí)甚至亞秒級(jí)的時(shí)隙，并要求在該時(shí)隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)于分米級(jí)精度的測(cè)量。然而，導(dǎo)航衛(wèi)星間距離大至數(shù)萬公里，且相互間存在高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在單個(gè)測(cè)量時(shí)隙內(nèi)，星間距離變化達(dá)數(shù)公里，實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量還

2、是一個(gè)難題！由此引出本文的基本問題——如何快速、高效的實(shí)現(xiàn)星間大尺度、高動(dòng)態(tài)距離的精密測(cè)量，圍繞這一問題，論文重點(diǎn)研究了如下關(guān)鍵技術(shù)問題：
　　1、星間測(cè)距的時(shí)標(biāo)歸算問題。星間測(cè)量的目的是獲得給定時(shí)刻兩星質(zhì)心間的幾何長(zhǎng)度，然而由于星間傳輸距離較遠(yuǎn)，測(cè)距信號(hào)從發(fā)射到接收需要經(jīng)過高達(dá)上百毫秒的時(shí)間，在該段時(shí)間內(nèi)，星間距離發(fā)生數(shù)百米的變化，距離測(cè)量值需要經(jīng)過時(shí)標(biāo)歸算才能得到給定時(shí)刻的幾何長(zhǎng)度。因此，星間距離觀測(cè)量的時(shí)標(biāo)歸算問題是星間鏈路

3、精密測(cè)距的關(guān)鍵問題。
　　2、星間測(cè)距的空間對(duì)準(zhǔn)問題。利用射頻無線電信號(hào)進(jìn)行距離測(cè)量是目前最成熟的途徑，在發(fā)射功率受限條件下，采用窄波束指向性天線是一種提高功效的有效手段，而窄波束鏈路建立的前提是正確設(shè)置天線指向，但由于衛(wèi)星在大尺度范圍內(nèi)高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，因此，星間測(cè)距的空間對(duì)準(zhǔn)成為星間鏈路精密測(cè)距的關(guān)鍵問題。
　　3、星間測(cè)距的頻率對(duì)準(zhǔn)問題。由于星間存在高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致接收信號(hào)存在較大的多普勒頻率，特別是星間測(cè)量工作在高頻段時(shí)

4、。同時(shí)，星間測(cè)量要求在秒級(jí)乃至亞秒級(jí)完成，信號(hào)頻率要在更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。另外，作為星上處理單元，測(cè)距設(shè)備又存在處理資源的嚴(yán)格限制。因此，星間測(cè)距的頻率對(duì)準(zhǔn)是星間鏈路精密測(cè)距的關(guān)鍵問題。
　　4、星間測(cè)距的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)問題。星間鏈路對(duì)星間測(cè)距精度有明確的要求，距離測(cè)量值通過時(shí)間對(duì)準(zhǔn)獲得，其對(duì)準(zhǔn)精度與信號(hào)接收質(zhì)量有關(guān)，信號(hào)接收質(zhì)量越好，對(duì)準(zhǔn)精度越高，但同樣會(huì)增加系統(tǒng)功耗。因此，星間測(cè)距的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)是星間鏈路精密測(cè)距的關(guān)鍵問題。