導(dǎo)航星座星間精密測距關(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，并具備時空統(tǒng)一的計量屬性。在導(dǎo)航衛(wèi)星之間建立測距和數(shù)傳鏈路，可使星座具備自主定軌能力、或增強導(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分體制，每個衛(wèi)星對分配一個短至秒級甚至亞秒級的時隙，并要求在該時隙內(nèi)實現(xiàn)優(yōu)于分米級精度的測量。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運動，在單個測量時隙內(nèi)，星間距離變化達數(shù)公里，實現(xiàn)精密測量還

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

3、精密測距的關(guān)鍵問題。
　　2、星間測距的空間對準問題。利用射頻無線電信號進行距離測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)高動態(tài)運動，因此，星間測距的空間對準成為星間鏈路精密測距的關(guān)鍵問題。
　　3、星間測距的頻率對準問題。由于星間存在高速相對運動，導(dǎo)致接收信號存在較大的多普勒頻率，特別是星間測量工作在高頻段時

4、。同時，星間測量要求在秒級乃至亞秒級完成，信號頻率要在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)對準。另外，作為星上處理單元，測距設(shè)備又存在處理資源的嚴格限制。因此，星間測距的頻率對準是星間鏈路精密測距的關(guān)鍵問題。
　　4、星間測距的時間對準問題。星間鏈路對星間測距精度有明確的要求，距離測量值通過時間對準獲得，其對準精度與信號接收質(zhì)量有關(guān)，信號接收質(zhì)量越好，對準精度越高，但同樣會增加系統(tǒng)功耗。因此，星間測距的時間對準是星間鏈路精密測距的關(guān)鍵問題。