USB观测数据时标偏差影响分析与评估

USB系统是目前中国载人航天和月球探测任务的主要测控网.由于USB测量设备本身以及无线电信号传播媒介以及其他误差因素的影响,USB测量数据中包含了各种误差,需要在定轨时对观测数据进行误差修正.通常,例行的USB测量误差修正包括对流层折射修正、电离层延迟修正和通道延迟修正,但对定轨过程中可能影响观测数据计算精度的时标偏差并未作修正.针对USB测距测速观测数据,详细研究了观测数据时标偏差对观测值计算精度的影响,分析了误差影响特性,建立了相应的误差修正模型,并通过与卫星星历偏差对USB测距测速观测值计算精度影响特征的比较,发现时标偏差对测量的影响与轨道沿迹误差对观测计算值的影响等效,这使得在定轨过程中分离时标偏差的难度较大.提出了基于星载GPS定位数据分离时标偏差的方法,并利用某次任务的实测数据,分离出了该次任务中USB测量的时标偏差.最后针对目前USB数据时标偏差影响和观测误差量级相当的情况,建议将目前的观测时标精度提高到优于0.1ms的水平,使得时标偏差的影响降低到比观测误差小一个量级的水平.     

北斗2导航卫星星间测距与时间同步技术

针对北斗2导航卫星之间通过星间链路进行距离测量和时间同步以实现星座自主导航功能,提出了一种动态环境下基于伪码高精度距离测量和时间同步技术.它根据狭义相对论中光速不变基本原理,扩展了静态环境下双向测距和时间同步(Two-Way Ranging and Time Transmit,TWRTT)技术,使之适用于北斗2导航卫星这样的动态环境之下.理论、仿真以及工程可实现性分析表明:利用该技术,北斗2导航卫星星间测距精度可达厘米级,时间同步精度优于1ns.     

一种利用卫星通信信号实现测距的方法研究

目前我国的测控体制主要分为侧音测距和伪码测距两种，这两种方式都有其各自的特点。文章基于现有的同步卫星传输通信信号实现测距功能的思路，提出了一种测距系统方案。     

纯音测距体制中软件解模糊的实现方法

基于无线电纯音测距的原理，逐步推出用软件实现匹配解距离模糊的方法。讨论了选择原测音时应考虑的因素，分析了相位精度的影响，并介绍了静态匹配、原测音恢复和动态跟踪的算法。实际应用表明，该方法解距离模糊正确，距离跟踪正常。     

未来机载雷达中具有高精度测距能力的新HPRF模式

已研究了一种新的雷达模式，它可以不模糊地估算目标速度并能通过IPRF模式中的脉冲时间延迟估算距离。要实现这点，距离门宽度要减至近乎机载目标（比如战斗机）的距离向长度。与普通HPRF模式不同的是，在不模糊距离中要有多个可辨别的距离门。距离模糊的分辨则由脉冲串至脉冲串间的脉冲重复频率变化来进行。模糊分辨的算法要考虑到这样一个事实，即在PRF变化期间，目标能移至下一个距离门或跨过一个或更多的相邻距离门。此外，可以在算法中采用不模糊速度测量来补偿目标距离徙动以减少虚警率。     

卫星双向时间比对的设备时延标定方法

卫星双向时间比对的设备时延包含在伪码测距的测量值之中,精确标定设备时延是提升卫星双向时间比对精度的关键。针对卫星双向时间比对中的设备时延标定问题,提出了一种基于同源零基线测量的设备时延标定方法,将中国科学院国家授时中心的1套3.7m天线地面站和2套5m天线地面站并址安装,3套地面站同时进行卫星双向时间比对模式的观测,以此来标定3套地面站之间的设备时延相对值。试验结果表明,该方法可使设备时延标定的精度达到亚ns量级,能有效减小设备时延对卫星双向时间比对精度的影响,对于多个地面站站间时间比对具有一定的实际意义。     

三向测量模式在嫦娥三号探测器中的应用

以嫦娥三号探测器的三向测量跟踪数据为依据,利用最小二乘方法分析站间钟差,在5阶拟合计算中实现了ns级的拟合精度;然后使用探测器精密星历对三向测轨数据进行标校,经过修正后的测距系统差达到10m量级,拟合噪声水平优于1m;最后将三向测量数据应用于探测器的定轨、着陆点定位和动力下降段的弹道计算,其中环月段100km×15km轨道计算结果与精密定轨相比较偏差百m级,120km×70km轨道计算结果与精密定轨相比较偏差10m量级,月面定位与双程测距加时延定位结果相比较偏差10m量级。     

脉冲超宽带信号测量性能分析

超宽带技术是一项新兴的无线通信技术,具有极其广阔的发展前景,但目前仅用于室内短距离通信,少见用于航天测控系统。为了将超宽带技术应用于测控系统中,以模糊函数为工具,对脉冲超宽带信号的测量性能进行分析。首先推导矩形脉冲串信号和载波调制矩形脉冲串信号的模糊函数,并对其模糊特性进行仿真分析。在此基础上,主要针对用于测控系统的伪码调制脉冲超宽带信号,利用其模糊函数分析其测距测速性能。结果表明:该超宽带信号具有良好的测距测速性能,其最大无模糊距离为1个伪码周期,最大无模糊多普勒频率为脉冲重复频率的倒数;单脉冲宽度越窄,其测距性能越好而测速性能越差。     

一种用于深空测距的数字化锁相环设计

在深空测距中，扩大锁相环捕获范围与提高锁相环对微弱信号检测能力是一对矛盾。为解决这一矛盾，本文提出一种基于频率引导与二次混频的数字化锁相环结构，并对其性能进行理论分析和计算机仿真。仿真结果表明，该锁相环可以很好地在较大范围内实现对微弱测距信号的捕获锁定。该结构已在实际测距接收机中使用。     

微波空间定位系统及在飞行试验中的应用

介绍“微波空间定位系统”及其在飞行试验中的应用，该系统达到的定位和测速精度与电影经纬仪相近，比雷达高，便携式的ＫＤＣＣ系统，体积小，重量轻，使用维护简单，是一种具有高经济效益的飞机航迹测量系统。该系统可用于飞机性能，操稳和系统试飞的测试，也可推广用于某些制导武器的弹道测试。已成功地在飞机的飞行试验中应用。该系统的研制成功，将为提高校准精度，降低试飞成本提供一种有效的手段。